La Innovación como Factor de Éxito

Transcription

Pictures of the Future | Editorial
Joe Kaeser,
Presidente y Director
Ejecutivo de Siemens AG.
La Innovación
como Factor de Éxito
Las Innovaciones generan prosperidad y
competitividad sostenible. Suiza, Singapur, los
países escandinavos, los EE.UU. y Alemania encabezan regularmente la lista de la Federación
de Industrias Alemanas en su índice de innovación. En estos países, la interacción de la ciencia, la educación, los negocios, el gobierno, y la
sociedad funcionan mejor en la actualidad. Sin
embargo, otros países también están mejorando su capacidad de innovación. China, por
ejemplo, cuenta hoy con una quinta parte de
los investigadores del mundo; la inversión de
China en investigación y desarrollo (I + D) es
significativamente mayor que la de Japón, y en
términos de patentes nacionales registradas,
China es el líder mundial.
Las reglas que se aplican a los países son
también válidas para las empresas. Las ganancias generadas por productos y servicios innovadores permiten a las empresas invertir más
en I + D, en plantas más modernas, en crecimiento y en empleo.
Werner von Siemens creía que el éxito de su
compañía radicaba en el hecho de que "los productos que hacemos se basan en gran medida
en nuestras propias invenciones". El nombre de
Siemens está vinculado con el comienzo de la
era de la electricidad, las primeras plantas de
energía, ferrocarriles eléctricos, automatización
industrial, y en ser pionera en procesos de imagen en técnica médica.
En los rankings publicados por las oficinas
de patentes, Siemens ha estado encabezando
el grupo por muchos años. En una reciente encuesta realizada por el Boston Consulting
Group, a 1.500 altos directivos se les pide que
nombren las “Compañías más innovadoras en
el 2012 ", nuestra empresa se encontraba entre las primeras treinta. Además, Siemens ha recibido el premio Future Prize– que otorga el PrePortada: La innovación, la capacidad de
recuperación y la integración de tecnologías
impulsarán el desarrollo de extracción
automatizada de energía en alta mar.
Esta imagen prevé los futuros sistemas
impulsados por sus propias redes eléctricas
- Como los que están siendo desarrollados hoy
por Siemens en Trondheim, Noruega (pp. 60, 90).
2
sidente de Alemania a la Tecnología y a la Innovación - cuatro veces. Eso es más de lo que cualquier otra compañía ha recibido.
Sin embargo, a pesar de un promedio de
41 innovaciones por día de trabajo y un continuo incremento en la inversión en I + D a lo
largo de los años, y más de 4 mil millones de
€, el margen bruto de Siemens recientemente disminuyó en varios cientos de puntos
bases. Después de la deducción de los costos
de fabricación, Siemens obtuvo menos utilidades de sus ventas. En pocas palabras,
ahora recibimos una menor ganancia por
nuestros productos.
Por lo tanto, tenemos que hacernos algunas preguntas clave: ¿Ha disminuido nuestra
fuerza innovadora? ¿Estamos invirtiendo en
las áreas más atractivas y orientadas al futuro? ¿Están nuestros procesos de transformación de una invención hacia una innovación de éxito comercial, en el mercado
mundial, siendo lo suficientemente rápidos y
eficaces? Una mirada a nuestra área de negocios más rentable es reveladora. La mayoría no sólo ocupa el número uno o el número
dos de posición en el mercado mundial, sino
que también son líderes tecnológicos. Fomentan una cultura de excelencia en su innovación y en sus procesos de producción, que
mejoran continuamente. También se comparan a sí mismos regularmente con sus mejores competidores.
Así es como deben ser las cosas a lo largo y
ancho de todo Siemens en el futuro! Debemos
continuamente luchar por el liderazgo en innovación y defender nuestras ganancias.
Los que se detengan serán alcanzados! Porque las exigencias del mercado, competidores,
y tecnologías están en constante cambio. Las
condiciones son cada vez más difíciles, y eso es
lo que demuestra esta edición de Pictures of
the Future.
Estamos en el comienzo de una nueva era
de la energía. La demanda de energía eléctrica
está creciendo tres veces más rápido que la población mundial. La necesidad que tiene la sociedad de sostenibilidad está impulsando los
avances en la eficiencia energética. Y la digitalización está entrando en el campo de la electrificación. En parte como resultado de nuevas
aplicaciones: centros de cómputo para el creciente volumen masivo de tráfico de datos
(p.84), la automatización industrial (pp. 30,
32), las redes inteligentes o Smart Grids, (p.
62), nuevos métodos de extracción de petróleo
y gas (p. 60), y la movilidad eléctrica (p. 105). Al
mismo tiempo, los sistemas de energía están
en un estado de transición en todo el mundo.
En las ciudades del mañana (p. 17), será necesario combinar estos sistemas de forma inteligente para que sean capaces de proporcionar
un suministro ecológico, verde y costo eficiente
de energía, calor, aire acondicionado, gas y
agua potable (p. 24).
La construcción y las infraestructuras de tráfico deben ser integradas. En todas partes, incluido el sector de la salud, será necesario integrar complejos sistemas independientes en una
operación en conjunto. La integración de sistemas (pp. 12-43) es un reto clave de nuestro
tiempo. Aquí veremos que un proveedor ampliamente estructurado, como Siemens, está
idealmente equipado para aportar soluciones
en infraestructura. Se puede ayudar a hacer
que éstas sean más sólidas – haciéndolas capaces, por ejemplo, de hacer frente a desastres
naturales (pp. 48-85) o creando utilidades para
los clientes a partir de grandes volúmenes de
datos (p. 80).
Pero no sólo las tecnologías y los mercados
están cambiando. Los métodos de innovación
también se están reinventado (pp. 90-113).
Hoy en día, el énfasis ya no está en las
ideas individuales de los investigadores,
creadas en sus laboratorios, sino en la cooperación entre investigadores, científicos,
compañías pioneras, y clientes como las
empresas internacionales líderes.
Una empresa como Siemens debe abordar
estos factores si quiere seguir siendo rentable.
Después de todo, hay un hecho que no ha cambiado desde los tiempos de Werner von Siemens: Nosotros tendremos éxito sólo si impresionamos a nuestros clientes a través de
nuestro talento en ingeniería, nuestra capacidad de innovación, nuestro sentido de la calidad, y nuestra confiabilidad. Estos son los factores que Siemens representa! Ellos
personificaron nuestra empresa ayer - y lo seguirán haciendo en el futuro.
Pictures of the Future | Otoño 2013
Pictures of the Future | Contenido
Sistemas Integrados
Infraestructuras
Resilientes
Cómo Maduran las Ideas
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Escenario 2062
Utopía en un Chip
Tendencias
Dando Sentido a la Complejidad
Eficiencia Energética Urbana
La Ciudad Vecina
Plataforma de Inteligencia
de la Ciudad
Ciudades con Cerebros
Gestión de Tecnología de Edificios
Academia de la Fuerza Aérea de E.E.U.U.
baja a tierra los costos de energía
SENSEable City Lab
Investigadores de MIT viviendo en un
Computador al aire libre
Redes Eléctricas
Armonía entre Oferta y Demanda
Optimización de Energía
La Promesa de las Redes Inteligentes1
Calefacción por Viento
La Energía Eólica Toma la Palabra
Controles Inteligentes
Aprendiendo de los Robots
Planificación de Obras
Construyendo en el Espacio Virtual
Datos y Pronósticos
Ciudades Inteligentes: Pioneras Urbanas
con un Gran Potencial de Negocios
Sistemas de Seguridad
Las Sinergias de Datos Significan
Mayor Seguridad
Fusionando Ultrasonido con TC
Abriendo una Ventana en 3D
Prótesis Personalizadas
De los Bytes a los Huesos
Soluciones en TI
Conectando en red la Salud en los EE.UU
Secciones
150
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144
Escenario 2050
La Isla Protectora
Tendencias
Un Mundo de Riesgos
La Ciudad de Nueva York
Asegurando la Ciudad
Entrevista con el Prof. Peter Höppe
Cuando los niveles de CO2 Aumentan, los
Fenómenos Climáticos Abundan
Una Gama Creciente de Riesgos
Tecnología Bajo el Mar
Investigación en Aguas Inexploradas
Redes de Energía en E.E.U.U
Manteniendo las Luces Encendidas
Almacenamiento de Energía
La Luz Solar en Una Botella
Tsunami en Japón
Visitando de nuevo Odaka
Redes Inteligentes
Protegiendo el Paraíso de la Oscuridad
Energía Geotérmica
Energía de la Tierra
Redes de Acueducto
Grandes Ahorros en la Tubería
Sensores Inalámbricos
Midiendo Toneladas en Microsegundos
Gestión de Tráfico
Cortando el Smog con Datos
Infraestructuras Históricas
Resistiendo los Estragos del Tiempo
Grandes Datos
Sistemas de Advertencia Temprana
Entrevista con el Prof. Hans Uszkoreit
Un Marco Legal en el Mundo Virtual
Centros de Cómputo
Dieta Inteligente para “Devoradores”
de Energía
Tomas Cortas
Noticias de los Laboratorios de Siemens
Transición hacia los Renovables
El Futuro Energético de Alemania
Africa
Los Angoleños Vuelven a Casa
Cuidado de la Salud en Áreas Rurales
Del Sacrificio Animal a la Ciencia
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114
115
Escenario 2035
Visión Profunda
Tendencias
Reinventando la Innovación
Estrategias
De las Ideas a las Innovaciones
Liderando a través de la Innovación
Patentes
El Negocio de Defender Ideas
Creando Ideas
La Cultura del Intercambio de
Conocimientos
Pictures of the Future
Prediciendo la Siguiente Gran Cosa
Movilidad Eléctrica
Prueba de Manejo en Suecia
TTB en Munich
El Paraíso para las Startups
Entrevista con el Pionero de las
“Startups”, Alex Farcet
Donde se unen la Curva del Miedo y la
Curva de la Experiencia
Entrevista con el Dr. Sven Scheuble, TTB
Siemens y las Startups:
Muchos Beneficios Mutuos
Laboratorio a Grandes Alturas
Investigación Vanguardista en la
Cima del Mundo
La Escuela Mandela
La Escuela de Pensamiento de Sudáfrica
Energía Verde para Sudáfrica
Un Viento Fresco a lo Largo de la Costa
El Zoológico de Leipzig
Tecnología para los Trópicos
Retroalimentación
Internet y Publicaciones
3
Pictures of the Future | Tomas Cortas
Biocombustibles a partir
de Gases de Escape, en
una Fábrica de Acero
La Primera
plataforma de HVDC
de Siemens en el Mar
del Norte transmitirá
energía de parques
eólicos en el mar a
tierra firme.
Conversión a Ahorro de Energía
Un proyecto diseñado para conectar los parques de energía eólica en el mar
en Alemania, a la red eléctrica terrestre dio un gran paso en agosto de 2013,
cuando Siemens completó la instalación de su primera plataforma de transmisión
a alta tensión en corriente directa (HelWin1) en el Mar del Norte. La plataforma
tendrá un papel clave, al llevar la electricidad generada por turbinas eólicas en el
mar, hacia tierra firme. Convertirá la corriente alterna (AC) de las turbinas de viento
en corriente directa (DC). Esto es muy importante, debido a que el cable que
transporta la electricidad a tierra es de 130 kilómetros de largo (85 km bajo el
agua) y sus pérdidas de transmisión serían excesivas si se utilizara la corriente alterna. El uso eficiente de la tecnología de Corriente Directa arroja pérdidas de menos del 4%. El cliente, TenneT, operador de la red, comenzará la entrega de electricidad, generada limpiamente, a unos 500.000 hogares en el territorio continental
de Alemania en el 2014.
La contraparte de la plataforma, una estación en tierra que también fue suministrada por Siemens, se encuentra en Büttel, cerca de Hamburgo. Esta planta transforma la corriente continua de nuevo en corriente alterna - La forma de electricidad utilizada por la red. HelWin1, que está totalmente automatizada, está
programada para entrar en servicio en el segundo semestre de 2014.
Será posible supervisar y controlar la plataforma de forma remota desde tierra, gracias a numerosas cámaras y sensores. En total, se necesitaron siete días para el
transporte de la plataforma por barco hasta su destino final y otros cuatro días para
instalarla y anclarla. HelWin1 es una planta colosal: Mide 75 mts. de largo y 50
mts. de ancho, y su peso es de 12.000 toneladas. Los diez pilones de acero que se
anclan al fondo del mar son de hasta 100 metros de largo - casi tan altos como el
símbolo arquitectónico de Londres, el Big Ben. HelWin1 tiene siete cubiertas que
albergan su sistema de transmisión a alta tensión en corriente directa, así como
cuartos que serán utilizados por los equipos de mantenimiento. La plataforma está
diseñada para funcionar de forma confiable durante décadas, en las turbulentas
aguas del Mar del Norte.
4
Siemens y la compañía de biotecnología LanzaTech están trabajando juntos para utilizar el gas,
que es rico en carbono, como materia prima básica y fuente de energía. Su atención se centra en
los gases de escape de los molinos de acero, que
se pueden convertir en biocombustibles y en químicos básicos. La tecnología se basa en un proceso de fermentación desarrollado por LanzaTech. El proceso permite a los fabricantes de
acero convertir los gases de escape como el CO,
CO2 e hidrógeno en combustibles y químicos ambientalmente compatibles.
El procedimiento reduce las emisiones de CO2 del
molino y abre una nueva fuente de biocombustibles, que no entran en conflicto con la producción
de alimentos. En el corazón de esta nueva tecnología hay microorganismos especiales que convierten el CO y el CO2 en etanol, ácido acético,
acetona y otros químicos. El etanol puede reemplazar los biocombustibles actualmente derivados
Las bacterias hacen biocombustibles a partir de los
gases de escape de la acería.
de productos agrícolas. El balance de CO2 del etanol, a partir de gases de escape del molino de
acero, es de un 50 a 70 % menor que el de los
combustibles a base de petróleo. La tecnología
fue lanzada con éxito en la planta de Baosteel en
Shanghái, China, en 2012.
En promedio, alrededor de 1,8 toneladas de CO2
se producen por cada tonelada de acero fabricado. Las industrias del hierro y el acero representan aproximadamente el 6,7 por ciento de las
emisiones globales de CO2. Un molino de acero,
que actualmente utiliza sus gases de escape para
generar electricidad, puede reducir sus emisiones
de CO2 en un tercio al utilizar el nuevo proceso
de fermentación.
Pictures of the Future | Tomas Cortas
Planta de Energía de Ciclo Combinado
en Corea del Sur Establece Récord
mundial de eficiencia
Las nuevas cerámicas están haciendo los transformadores
más pequeños
Las Cerámicas son la Clave
Gracias al desarrollo de nuevos tipos de cerámica,
en el cual se incrustan los transformadores para el
suministro de energía, ahora se puede reducir a una
quinta parte de su tamaño anterior. La reducción de
tamaño también hará posible la integración de las
fuentes de energía conmutadas en los disipadores de
calor de los módulos LED. Estas unidades eran anteriormente un componente separado. Los investigadores de Siemens desarrollaron, en conjunto con algunos socios, un proyecto para la activación de los
LED mediante módulos LTCC-ferrita (ALFerMo). Para
miniaturizar los transformadores, los científicos aumentaron su frecuencia de conmutación en un factor
de cuatro y desarrollaron un nuevo sistema basado
en capas de películas cerámicas magnéticas.
Eficiencia en el Estadio
El nuevo estadio nacional Mané Garrincha, en Brasilia, se considera el estadio deportivo más moderno y
con el mejor diseño sostenible en América Latina. Esta
fue la sede del partido inaugural de la Copa Confederaciónes de 2013 y será el anfitrión de siete partidos de la
Copa del Mundo en 2014. Siemens suministra sistemas
de última tecnología en automatización de edificios, incluida la tecnología que administra no sólo la demanda,
la medición y el uso de agua y energía, sino también los
equipos de climatización y la integración de los sistemas
de control de incendios, alarma y seguridad.
Gracias a su tecnología limpia, el Mané Garrincha puede
convertirse en el primer estadio deportivo en el mundo
en recibir la certificación de sostenibilidad LEED Platino.
Estadio Mané Garrincha en Brasília.
La Planta de Energía fósil más eficiente de Asia está ahora en funcionamiento, con una eficiencia bruta de casi el 61 por ciento. La planta Dangjin 3
logró este resultado con la ayuda de una turbina Siemens Clase H, récord
mundial, con un ciclo especial de vapor. La planta de ciclo combinado Dangjin
3 fue construida por Siemens en la ciudad de Dangjin, alrededor de 120 kilómetros al sur de Seúl. Siemens se desempeñó como líder del consorcio con GS
E & C en un proyecto llave en mano que se entregó más de 12 días antes de lo
programado. Corea del Sur se ha hecho cargo de ocho de las 24 turbinas
Clase H vendidas por Siemens hasta la fecha (ver Pictures of the Future, Primavera 2013, p. 60). El país importa casi todo su gas como gas
natural licuado, el cual se transporta por el mar. La eficiencia de
las centrales eléctricas de gas,
juega un papel muy importante
en Corea del Sur. Por eso tiene
previsto aumentar su capacidad
de generación desde el nivel actual, de 9 gigavatios a 150 para
el 2030. En ese momento, las
plantas a gas representarán
cerca de un tercio de la generaLa planta de energía Dangjin 3 al sur de Seúl.
ción de energía de Corea del Sur.
Aceite Vegetal: Mucho más que un
aderezo para Ensaladas
Siemens ha construido el primer
transformador de aceite de origen
vegetal. La unidad, que se encuentra en la subestación Bruchsal-Kändelweg, cerca de Karlsruhe, Alemania, enlazará el nivel de ultra
alta tensión de 380 kV con la red
de 110 kV.
Los transformadores aumentan o
reducen una corriente alterna, de
manera que la energía pueda ser
transmitida apropiadamente. Debido a las altas corrientes y tensioPrimer transformador del mundo a base de
nes implicadas, los transformadoaceite vegetal.
res se calientan y se deben enfriar
con el uso de aceite. Hasta ahora, los aceites de petróleo o de silicona han sido utilizados para este propósito, ya que conducen el calor muy bien y también proporcionan un buen aislamiento contra descargas disruptivas eléctricas. Sin embargo,
estos aceites son muy inflamables y pueden causar daños al medio ambiente. Por
el contrario, los aceites vegetales a base de colza, soya o girasol son biodegradables y tienen un punto de inflamación mucho mayor. Su clasificación superior en
protección contra incendios también significa que puede ser utilizado en áreas residenciales densamente pobladas. El nuevo transformador Siemens pesa poco menos de 340 toneladas y contiene 100 toneladas de aceite, elaborado exclusivamente con materias primas renovables de origen vegetal.
5
Pictures of the Future | Transición hacia los Renovables
Siemens presentó nueve áreas de acción en sistemas de energía sostenible ante el gobierno y
líderes de la industria, en el evento de Berlín.
El Futuro de la Energía en Alemania
En junio, Siemens fue anfitrión durante nueve días de un Diálogo sobre Transición Energética,
en Berlín. El evento reunió a políticos alemanes, representantes de las comunidades
empresariales y científicas, así como a expertos de Siemens para discutir el desarrollo del sistema
energético de Alemania. El diálogo reveló una necesidad urgente de nuevos enfoques, así como
muchas soluciones ya existentes para la conformación de la nueva era de la energía.
La transición energética es el proyecto del siglo en Alemania. El país planea cambiar fundamentalmente su sistema de energía para el año
2050, de una manera que lo hará único en términos de sostenibilidad, protección del medio
ambiente e independencia de los combustibles
fósiles. Los planes para Alemania también incluyen abandonar la energía nuclear. Sin embargo,
todavía hay muchos problemas. Por un lado, los
precios de la energía están en constante aumento y se han duplicado desde el año 2000.
Los costos de la electricidad en Alemania son
hoy dos o tres veces mayores que en la industria
de EE.UU. La industria alemana está, por lo
tanto, preocupada por su competitividad.
Por otra parte, a pesar del hecho de que las
fuentes de energía renovables representan actualmente más del 20 por ciento de la mezcla
de energía en Alemania, las emisiones de CO2
van en aumento en el país (dos por ciento en
2012), debido al aumento del uso del carbón.
Afortunadamente, la duración del corte de
energía en Alemania sigue siendo muy baja,
unos 15 minutos por persona por año (el pro-
6
medio de la OCDE es de 53 minutos). Sin embargo, las redes alemanas están cada vez más
al límite de sus posibilidades.
Poner la transición energética de nuevo en
marcha requiere con urgencia un diálogo constructivo entre todas las partes interesadas - es
decir, el gobierno, los ciudadanos, los científicos
y la industria.
El evento Siemens Energy Transition Dialog
(3 al 11 de junio del 2013, en Berlín) ofreció a
los tomadores de decisiones del gobierno, la industria, las asociaciones y la comunidad científica, así como a las personas interesadas, la
oportunidad de hablar con los expertos de Siemens sobre el futuro del sistema energético alemán. Las discusiones se centraron en las soluciones existentes, las que aún no se han
desarrollado, los cambios que deben introducirse en el marco general y los ejemplos internacionales de las mejores prácticas. El objetivo
era obtener una visión global de las áreas en las
cuales hay que tomar acción. La pieza central
del evento fue una exhibición que contó con numerosas exposiciones y descripciones de pro-
yectos de referencia, que dieron a los visitantes
una idea de lo que significa reestructurar el sistema de energía de todo un país.
La exposición también demostró que Siemens es la única empresa del mundo que ya
ofrece, o está desarrollando, soluciones en todas las áreas en las que hay que actuar. Estas
soluciones incluyen innovaciones para las turbinas eólicas y de gas, sistemas de gestión de
edificios inteligentes, redes inteligentes, dispositivos de almacenamiento de energía, y súper
autopistas de electricidad que cruzan fronteras.
Todo esto es importante para la competitividad
de la economía alemana y para la calidad de
vida de los ciudadanos del país. La Gran Carpa
del evento Siemens también contó con debates
y presentaciones entre representantes de alto
rango del gobierno, la industria y la comunidad
científica. Las fechas para este evento en Berlín
fueron elegidas cuidadosamente. Por ejemplo,
la Conferencia de Municipios de Alemania,
también se celebró en Berlín del 3 al 4 de junio,
y contó con la presencia de unos 800 alcaldes
de todo el país.
La carpa Siemens presentó discusiones sobre
políticas y soluciones. La "Danza de la Energía"
fue un gran éxito.
Las conferencias anuales de la Asociación
Alemana de Fabricantes de la Electrónica y Electrotecnia (ZVEI, junio 5-6) y la Federación de Industrias Alemanas (BDI, 11 de junio) tuvieron
lugar en el Tempodromo de Berlín, justo al lado
de la carpa de exposición de Siemens.
El diálogo atrajo a unos 2.000 ejecutivos de
las principales compañías de Alemania, así
como a políticos de alto rango, entre ellos el ministro del Medio Ambiente y los líderes parlamentarios de los partidos Verde y Socialdemócrata. Todos los participantes pudieron obtener
un conocimiento profundo de los retos, las
oportunidades y las soluciones asociadas a la
transición energética.
"Creemos que estamos en la obligación de
explicar a los políticos lo que es posible y práctico, y cómo las tendencias en el sector de la
energía se están desarrollando", dijo el Dr. Udo
Niehage, responsable de Siemens para asuntos
relativos a la transición energética.
Muchas empresas alemanas tienen una
visión similar de los retos asociados con la
transición energética. Esto fue revelado en
una encuesta de Siemens a 250 clientes de
diversos sectores.
Por ejemplo, el 90 por ciento de las empresas dijeron que apoyan la transición energética,
pero el 93 por ciento no estaba satisfecho con
la implementación. La asequibilidad, la seguridad del suministro y la eficiencia energética son
las principales prioridades de más del 90 por
ciento de las empresas. Asimismo, manifestaron su deseo de una reestructuración del mercado de la energía, un mayor apoyo a la eficiencia energética, y más investigación sobre las
soluciones de almacenamiento de energía.
Plan de tres puntos. Los miembros del Comité
Directivo de Siemens estuvieron presentes en el
diálogo para discutir las discrepancias que resultaron en la reestructuración del sistema energético y para presentar posibles soluciones. Peter
Löscher, quien era en ese momento CEO de Siemens, sugirió a los políticos, líderes empresariales, expertos en energía y medios de comunicación, que el objetivo de expansión de las
energías renovables debe ser abandonado y en
su lugar el foco debe estar en las reducciones de
CO2. Para ello, se debe hacer un mayor uso de
las plantas de energía de ciclo combinado altamente eficientes y de las turbinas eólicas. Esto
se debe a que la alta tecnología de las plantas
de ciclo combinado, que tienen un índice de eficiencia de más del 60 por ciento, genera menos
de la mitad del nivel de las emisiones de CO2
producidas por una nueva planta de carbón,
mientras que el costo de la energía eólica se establece al declinar las plantas de energía convencionales, en el futuro.
Este enfoque también permitirá a Alemania
cumplir con sus objetivos de protección ambiental. Un estudio realizado por el Sector
Energy de Siemens encontró que las inversiones y gastos de funcionamiento necesarios
para lograr esto sería al menos € 150 mil millones menos en 2030 si Alemania adopta este
enfoque, en lugar del uso de la expansión sin
límites de las energías renovables. "Nuestro objetivo para 2030 se puede lograr con un nivel
más bajo de las energías renovables y a un
costo mucho más bajo", dijo Löscher. "Tiene
7
Pictures of the Future | Transición hacia los Renovables
sentido, tanto en lo económico como en lo ambiental, luchar por una participación del 40 por
ciento de energías renovables en el mix para el
2030, en lugar del previsto."
Por lo tanto, Siemens ha elaborado un plan
de tres puntos para una transición costo eficiente de la energía. El primer punto consiste
en una reestructuración del mercado de la electricidad y una reformulación radical de la Ley de
Energías Renovables de Alemania (EEG).
Esto también significa que los proveedores
de energías renovables tendrán que enfrentarse
a la competencia y asumir más responsabilidad
cuando realicen la alimentación de energía a la
red. Tienen que proporcionar electricidad tan
confiable como otros proveedores de energía,
lo que significa que tendrán que amortiguarse
a sí mismos con centrales eléctricas flexibles o
dispositivos de almacenamiento de energía.
Un paso como este crearía un mercado de la
energía en el que se suministra sólo la cantidad
de electricidad que se necesita realmente. Los
subsidios para las energías renovables tendrán
que ser estructurados de acuerdo con las fuer-
Desafíos, desde la
Perspectiva de los Clientes
97% 95% 89% 86% 80% 73% 72%
Sostenibilidad
medioambiental
Asequibilidad
Oportunidades para la
Transición Energética
"¿Qué puede aprender Alemania de los mejores ejemplos internacionales?" Esta pregunta
fue abordada por la empresa de consultoría
McKinsey, con el apoyo de Siemens, en un estudio presentado durante la El Diálogo sobre Transición Energética en Berlín. El estudio examinó
20 ejemplos seleccionados de las mejores prácticas en todo el mundo en términos de compatibilidad con el medio ambiente, la rentabilidad y la
seguridad del suministro energético. También estudió por qué ciertas medidas aún no se han implementado en Alemania, o se están aplicando
de modo insuficiente. Soluciones internacionales
se han desarrollado para toda la cadena de valor
de la energía - desde la generación y distribución
- hasta una mayor eficiencia en los edificios, la
industria y el transporte. EE.UU., por ejemplo, es
hoy líder en el control selectivo de consumo de
electricidad a través de medidas que reduzcan
temporalmente la demanda de energía; mientras
que Brasil, Dinamarca y los Países Bajos están
modernizando sus sistemas de energía con la
ayuda de subastas para contratos de parques de
energía eólica.
8
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bl e
es
Seguridad
del suministro
que a pesar de las muy diferentes soluciones
propuestas, los representantes de los partidos
políticos de Alemania están de acuerdo en
cuanto a dónde se encuentran los problemas.
El ministro alemán de Medio Ambiente, Peter
Altmaier, señaló los desafíos que aún falta superar. "Necesitamos topes máximos de precios
de la energía, y el EEG debe reformarse ampliamente", dijo. "También tenemos que garantizar
que las plantas que producen energía a base de
combustibles fósiles en forma eficiente y limpia,
estén además integradas con los productores de
energía renovable, y que todos estos sistemas
estén mucho más en línea con la meta de expansión de la red."
El diálogo también fue un gran acontecimiento para el público, ofreciendo una gran
cantidad de información, así como de entretenimiento. Por ejemplo, una Danza de la Energía,
coreografiada, fue puesta en escena en el Sony
Center en Potsdamer Platz, y se hizo un Camino
hacia la Transición Energética, en el cual los visitantes realizaban una búsqueda del tesoro basada en la nueva era de la electricidad.
Mucha gente vino a ver la exposición en la
gran carpa, donde varias exhibiciones y expertos de Siemens proporcionaron a los visitantes información detallada acerca de la
transición energética.
El Diálogo sobre la Transición Energética
ilustró que la mayoría de las soluciones técni-
Plan de tres puntos para una transición rentable de la
energía: un mercado eléctrico reestructurado, una mayor
eficiencia energética, y estar de acuerdo a nivel Europeo.
zas del mercado, con énfasis en una mayor eficiencia, y con subastas como otra opción.
En segundo lugar, debe haber un mayor énfasis en la eficiencia energética, ya que la energía ya desperdiciada también produce emisiones. El gobierno y el sector privado tendrán
que alinear sus políticas, y por último, tiene
que haber una mayor coordinación entre los
distintos países de Europa y los diferentes estados de Alemania.
Nuevas Soluciones Técnicas. Junto con otros
expertos, Klaus Helmrich, CTO de Siemens, organizó una Jornada de Innovación (Innovation
Day) dentro del Diálogo sobre la Transición Energética. El evento resaltó la importancia de las
soluciones técnicas para la transición energética, como las usadas en las redes inteligentes y
los dispositivos de almacenamiento de energía.
Al día siguiente, el CEO del Sector Energy de Siemens, Michael Süß, habló con políticos de alto
rango y expertos acerca de una nueva estructura para el mercado energético. Quedó claro
cas que se necesitan para lograr una transición, ya existen.
Siemens ofrece, o está desarrollando soluciones en Alemania y en proyectos internacionales
de referencia en todas las áreas en las que hay
que tomar acción, para asegurar una transición
exitosa de la energía. Más del 90 por ciento del
portafolio del Grupo y más de € 30 mil millones
de sus ventas provienen de productos y tecnologías para sistemas de energía sostenible. Un
total de € 23 mil millones en ventas se debe a
productos altamente eficientes en energía para
edificios, la industria y el transporte.
Siemens cree que si Alemania implementa
la transición energética de una manera inteligente, creará oportunidades económicas para
el país y sus industrias. Después de todo, las tecnologías para fuentes de energía renovables, las
plantas eléctricas de gas altamente flexibles, y
las redes inteligentes y –más que nada–, la eficiencia energética, se necesitarán también en
muchos otros países.
Sebastian Webel
Pictures of the Future | Africa
Los Angoleños Vuelven a Casa
Durante mucho tiempo, África era considerado el "continente perdido." Sin embargo, las
economías de algunos países africanos, como Angola, están creciendo, incluso más rápido que
China. Siemens está apoyando los esfuerzos de Angola para lograr un crecimiento sostenible. Y
está ayudando a innumerables personas al aumentar la capacidad y la resistencia de la sobrecargada infraestructura de este país.
Hace tiempo que Gisela Gonçalves aprendió a lidiar con el viento frío y la llovizna de Londres. Gonçalves, de Mozambique, ha estado
trabajando en Londres como directora de Elite,
una firma de consultoría de recursos humanos,
durante los últimos cinco años. Ella es la encargada de la contratación de personas para puestos de trabajo en África. "Las compañías de petróleo y gas de Angola, especialmente, están
buscando trabajadores altamente capacitados",
dice ella.
Al mismo tiempo, en el calor sofocante de
Luanda, José Miranda toma un sorbo de jugo
de naranja que cuesta 10 dólares americanos
por vaso. Él está observando a través de la bahía de la capital de Angola. Desde que llegó
aquí, Miranda, de 29 años, ya no va a un pub
británico después del trabajo, en su lugar, se
sienta en la terraza del Espaço Bahia, un popular bar de Luanda. "Aunque extraño Londres,
por supuesto, extraño a mi esposa e hijos aún
más, ya que he tenido que dejarlos atrás por
ahora", dice. Sin embargo, cuando una compañía petrolera ofreció a Miranda un trabajo en
África, no lo pudo rechazar.
Su historia es típica de toda una generación de jóvenes angoleños que se han dispersado por todo el mundo con el fin de escapar
de décadas de guerra civil, pero que ahora están de vuelta en casa, gracias al auge del petróleo y el gas en su país. Miranda estudió en
una universidad del Reino Unido, donde obtuvo una licenciatura con honores en marketing y publicidad. Sin embargo, no pudo conseguir trabajo después, a causa de la difícil
situación económica del país. "Por supuesto
que podría haber trabajado llenando estanterías en un supermercado, pero no es para eso
que fui a la universidad", explica Miranda. Por
recomendación de Gonçalves ', Miranda obtuvo una especialización en gestión de la cadena de suministro. Luego, en una feria de
empleo para los angoleños, consiguió trabajo
en compras en una compañía de petróleo de
EE.UU., en Luanda.
La mayoría de las economías del norte del
Mediterráneo apenas están creciendo. En contraste con el crecimiento económico promedio
de casi el 5% al año, en el África subsahariana,
en los últimos tres años. Es más, algunos de los
países de esta región están registrando tasas de
crecimiento superiores a China. La economía
de Angola, por ejemplo, se espera que crezca
un 8,2 % este año.
Las llamas de la planta de gas natural en Soyo,
dan a muchos angoleños la esperanza de que
van a tener un trabajo y una vida mejor. El gobierno desea que la proporción de la creación de
valor local aumente, para continuar creciendo.
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Ha caído la noche en la bahía de Luanda. Las
luces se encienden en los viejos edificios coloniales portugueses, los cuales se están eclipsando por los numerosos rascacielos. Excavadoras están abriendo la tierra con el fin de crear
un elegante boulevard a lo largo de la playa. El
diseño de sus adoquines será algo similar al de
Copacabana, en Río de Janeiro. Con el fin de ganarse la vida, los niños y los adultos ofrecen a
los conductores que pasan goma de mascar,
botellas de agua y otros artículos pequeños.
Entonces, ¿de dónde viene exactamente la
nueva riqueza de Angola? Alrededor del 60 %
de las reservas de petróleo y gas comprobadas
de Angola se encuentran en Soyo, a más de 300
kilómetros al norte de Luanda. La mayoría de estos depósitos se encuentran bajo el suelo marino. Siemens ha finalizado recientemente la primera central eléctrica pequeña, que funciona
binas de gas de Siemens, y suministrará energía a la planta vecina de gas natural licuado
(GNL). La planta de GNL enfría y comprime
el gas natural que se extrae en alta mar para
que pueda ser cargado en buques de gran tamaño y transportado a los consumidores de
todo el mundo. Figueiredo puede ver la
planta de GNL durante sus paseos por la Praia
dos Pobres (Playa de los Pobres).
La fábrica se parece a una nave espacial que
ha aterrizado en la selva. Es un laberinto de tuberías que llegan a los grandes tanques de almacenamiento. "Las condiciones ambientales
aquí en Soyo son extremas", dice Figueiredo.
viven al día y deben subsistir con el equivalente
de menos de un dólar americano diariamente.
Armando António Kombu, de 26 años, solía ser
uno de ellos. Él tiene siete hermanos y tenía
que ganar dinero para su familia después de
que su padre murió. Kombu no podía permitirse el lujo de estudiar medicina y tuvo que
abandonar la universidad. Empezó a trabajar
como taxista en Luanda. Sin embargo, el alto
costo de la vida no le permitió ahorrar mucho
dinero. El auge del petróleo ha hecho de
Luanda un lugar caro para vivir. De hecho, se
considera la segunda ciudad más cara del
mundo, justo después de Tokio.
El crecimiento en el África subsahariana tiene un promedio del 5 por ciento anual durante los últimos tres años. Se
espera que alcance el 8,2 por ciento en Angola en el 2013.
En Soyo (izquierda), a 300 kilómetros al norte de
con gas natural extraído de tales depósitos. "La
producción de la planta, 24 megavatios (MW),
pronto debería cubrir las necesidades más modestas de Soyo," dice José Figueiredo. Sus
30.000 habitantes esperan que pronto se acabe
el traqueteo y el mal olor de los costosos generadores diésel que hoy funcionan, una vez que
esta nueva planta de energía entre en servicio.
Teóricamente, deberá ser capaz de producir más
electricidad que 20.000 generadores.
Figueiredo, de 43 años, ha estado trabajando para Siemens desde hace sólo unos pocos meses. A principios de 2013 se mudó de su
casa en la costa atlántica de Portugal a una habitación a las orillas del mismo mar en Angola.
"En ese momento, yo quería cambiar de carrera", dice. "El trabajo con Siemens fue la más
emocionante de todas las ofertas que he recibido. Estaba claro desde el principio que no iba
a trabajar en Portugal, sino en Angola”. Muchos otros portugueses además de Figueiredo
se están trasladando a la ex colonia. Ellos van
donde están los empleos, a lugares como Soyo.
En Soyo, Figueiredo y su equipo han construido una planta de energía más grande, con
150 MW de capacidad. Está equipada con tur-
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la capital, Luanda, una planta de energía a gas
de Siemens (centro) suministrará electricidad a
una planta de gas natural licuado (derecha) y a
alrededor de 30.000 residentes de la ciudad.
"Es caliente y húmedo, y la salinidad del aire corroe el metal. Sólo productos de primera calidad pueden soportar esta combinación. Elementos de baja calidad se corroen rápidamente
"A modo de ejemplo, señala una lata de bebida
oxidada, tirada en la playa.
Gran Oportunidad. Las Plantas de GNL generalmente queman algunos componentes de
los gases que procesan, es decir, las impurezas
como el sulfuro, lo que podría causar daños
cuando se queman en las turbinas de gas. Por
la noche, la altura de la llama puede ser vista a
muchos kilómetros de distancia. Esta ilumina
también el patio de la nueva casa de Figueiredo.
Su cálida luz da a los habitantes de Soyo esperanza - esperanza de empleo y prosperidad.
A diferencia de Miranda y Figueiredo, los lugareños generalmente no tienen títulos universitarios de Londres o Lisboa. Muchos de ellos
Hoy, Kombu se para orgulloso delante de la
nueva terminal del Aeropuerto de Soyo, que será
inaugurada oficialmente para vuelos de pasajeros a finales de 2013. La última tecnología se ha
instalado en los pasillos, detrás del negro ventanal de la terminal que refleja su fachada.
Entre otras cosas, Siemens suministra e integra
sistemas contra incendios, suministro de energía,
video vigilancia e iluminación. "Empecé aquí como
un obrero, pero me ascendieron luego de unos
meses", dice Kombu. "Ahora hago los chequeos
finales, lo que significa que tengo que asegurarme
de que todos los sistemas funcionen correctamente. Siemens me ha dado una gran oportunidad, y muchos de mis amigos me envidian por tener este trabajo. También estoy orgulloso de ser
capaz de volver a mi ciudad natal, Soyo, y contribuir al desarrollo económico de Angola”.
Las palabras de Kombu reflejan los sentimientos de muchos hombres y mujeres jóvenes
de su generación. El gobierno de Angola está
trabajando para asegurarse de que una parte
cada vez mayor del valor económico creado en
el país genere puestos de trabajo, para que más
angoleños puedan beneficiarse del auge del
petróleo y el gas de la nación.
Moviendo los recursos locales. Sonangol,
una compañía de petróleo y gas de propiedad
estatal, presta especial atención a la creación
de valor local cuando está llamando a licitación para la construcción y mantenimiento de
las nuevas plantas de perforación, tales como
"producción flotante, almacenamiento y unidades de descarga" (FPSO). Hablamos de barcos que llevan petróleo y gas desde diferentes
pozos para ser procesados y transportados a
una refinería. El Paz Flor FPSO, estacionado
frente a las costas de Angola, ha empleado a
los angoleños para trabajos como soldadura y
pintura durante la construcción de las plataformas de perforación. Pero eso no es todo.
Los materiales aislantes utilizados para su plataforma de aterrizaje de helicópteros fueron
hechos en Angola. Siemens suministró los motores que accionan las bombas en el suelo ma-
Angola es ampliamente considerado como
uno de los países más corruptos del mundo,
después de haber sido clasificado en el puesto
157 de 174 naciones en el 2012, en el ranking
de Transparencia Internacional. Sin embargo,
estas clasificaciones se basan en el nivel de percepción de la corrupción, porque la corrupción
por naturaleza no es algo que se pueda medir
con precisión. Expertos internacionales como
Sofie Geerts del Instituto de Ética de Sudáfrica
son optimistas. "Estamos observando un progreso continuo", dice Geerts. "Las empresas entienden que si quieren asociarse con los principales actores del extranjero, tienen que tener
prácticas éticas en los negocios."
El Instituto de Ética de Sudáfrica ha unido
fuerzas con empresas angoleñas para elaborar
un código conocido como los "Principios de
ética de negocios en Angola." Este proyecto es
flexión para el África subsahariana. A menudo
vistas como mercados de frontera, las economías subsaharianas están avanzando gradualmente hacia los primeros lugares de las economías emergentes. "Nunca ha habido más
esperanza que la que hay ahora, de que África
tendrá éxito, y también de que el mayor número posible de africanos se beneficiarán de
este desarrollo.
Pero para que esto suceda, Angola necesita capacitar mejor a su gente. Cada vez hay
más academias profesionales que se están estableciendo, con el fin de garantizar que en el
futuro los trabajadores obtengan conocimientos más rápidamente y lo transmitan a sus
compatriotas.
Una de estas academias es El Centro Integrado do Formación Tecnológica (Cinfotec),
que está situado cerca de la oficina de Sie-
Armando António Kombu (centro), solía condu-
rino, los variadores de frecuencia, y también
se encarga de su mantenimiento. La destacada actuación del proyecto de la construcción
naval fue honrada con un premio internacional en el 2013.
Raúl Madaleno ayudó a planear el Paz Flor.
Madaleno fue entrenado como ingeniero de
minas en Lisboa. Su plan original era ir a la provincia angoleña de Lunda Sul a trabajar para
una empresa de diamantes. Sin embargo, finalmente se interesó más por trabajar en la industria del petróleo y el gas, y hoy es un empleado
de Sonangol EP en Luanda. A él le encantaría
tener la oportunidad de trabajar con Siemens
nuevamente, tras la finalización del proyecto
Paz Flor.
"Siemens ha estado en Angola desde 1950,
por lo que es un socio confiable a largo plazo",
dice. "Por supuesto que nos gusta trabajar con
socios que tienen mucha experiencia internacional y pueden cumplir con lo que prometen.
El hecho de que Siemens esté claramente comprometida con la ética y el cumplimiento también es importante para nosotros. No vamos a
hacer negocios con empresas que no cuentan
con un historial limpio”.
cir un taxi. Ahora, es un empleado de Siemens
en la nueva terminal del aeropuerto de Soyo (izquierda). Manuel García Primeiro (a la izquierda,
de pie en la foto de la derecha) también está trabajando duro para mejorar sus ingresos.
financiado en parte por Siemens. "Nos sorprendió gratamente ver lo comprometidos y activos
que están nuestros socios en el proceso de desarrollo de los principios", dice Geerts. "Creemos
que en cuanto a corrupción, Angola pronto mejorará su reputación."
Desarrollo Acelerado. Los inversionistas suelen ver a países como Angola como "mercados
de frontera", es decir las economías que crecen
rápidamente, pero también albergan riesgos
políticos y económicos sustanciales. Los mercados fronterizos normalmente se quedan
hasta 20 años por detrás de los mercados emergentes establecidos. Sin embargo, el ministro
de Finanzas de Nigeria, Ngozi Okonjo-Iweala
cree firmemente que el desarrollo de África se
está acelerando. En un artículo publicado en un
suplemento de "The Economist", Okonjo-Iweala
escribió, "El año 2013 marcará un punto de in-
mens en Luanda y ha ejecutado programas
con la empresa.
En el sótano de la escuela Cinfotec, una docena de jóvenes se reúnen alrededor de una
mesa llena de cables y componentes eléctricos.
"Hoy vamos a armar un transformador", dice
Manuel García Primeiro, un electricista de 36
años de edad. Primeiro gana buen dinero en
su trabajo, para poder pagar los $ 560 dólares
para el curso de formación. "Definitivamente,
vale la pena para mí, porque ahora, por primera
vez entiendo completamente todos los componentes de un transformador y cómo interactúan unos con otros", añade.
Mientras Primeiro está trabajando en el transformador, José Miranda está tomando un último
sorbo de su jugo de naranja en la terraza del Espaço Bahía. Es hora de que se vaya. Tiene muchas ganas de llegar a casa, ya que debe levantarse a las 5 am del día siguiente para evitar la
hora pico de tráfico, camino al trabajo. "Por el
momento, Angola está experimentando una
fase extraordinaria en su desarrollo económico",
dice. "En 50 años, me gustaría ser capaz de mirar
hacia atrás y decir a mis nietos que yo hice parte
de su desarrollo."
Andreas Kleinschmidt
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Destacados
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La Ciudad Vecina
Aspern - una ciudad planeada cerca de
Viena, Austria - será un laboratorio viviente de clase mundial, en el cual las
interacciones energéticas entre los edificios y los sistemas de suministro de
energía serán estudiadas y optimizadas
para identificar las ventajas sinérgicas.
22
A ustando la ferta y la Demanda
En el contexto del futuro de Internet
en la UE para el proyecto Smart
Energy, los ingenieros de Siemens están esbozando una red de datos que
apoye la transición energética y pueda
hacer la construcción de una red inteligente mucho más fácil.
24
La promesa de Las Redes
Inteligentes
Los investigadores de Siemens están
desarrollando las redes inteligentes
del futuro. La idea es combinar todo
el sistema energético de tal forma
que los proveedores, los consumidores, y la creación de los sistemas estén integrados.
32
Construyendo en el espacio virtual
Una planta desalinizadora en la, muy
propensa a la sequía, isla de Mallorca
es un modelo en su campo. Los ingenieros de Siemens han desarrollado y
probado la planta en el mundo virtual.
38
Una ventana 3-D al cuerpo.
Gracias a una nueva tecnología que
integra automáticamente las imágenes de ultrasonido en tiempo real
con imágenes previamente adquiridas en 3-D de TC, los médicos pueden ver dentro del cuerpo como
nunca antes, realizando así las biopsias con aguja y ablaciones.
ara conmemorar el 2.500Caniversario de la construcción de la
Acrópolis, los gobiernos han encargado la planificación y prueba de una ciudad del futuro en el
mundo virtual - una ciudad basada en dimensiones humanas y en la arquitectura clásica de la
antigua Atenas.
ucho antes de que la ciudad
se construya en el mundo físico, los futuros residentes utilizan sistemas de inmersión profunda
para visitarla - incluyendo a los estudiantes de
un curso masivo abierto en línea, quienes intentan probar una hipótesis de ahorro de energía.
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Sistemas Integrados | Escenario 2062
Utopía en un Chip
Una ciudad virtual trae modelos antiguos de la vida urbana
al futuro y se convierte en un centro de aprendizaje para los
estudiantes que deseen crear un ambiente urbano perfecto.
"Realmente está empezando a tomar
forma," le dije a Solon mientras mirábamos a
través de la enorme ágora.
Solon y yo - mi nombre es Ligeia - somos Jefes de Arquitectura de Sistemas Integrados del
proyecto. Pero cientos de personas, entre ellos
historiadores, sociólogos y todo tipo de especialistas en tecnología de todo el mundo, también
están involucrados. Nos hemos estado reuniendo por meses en una poderosa red de labo-
ratorios de realidad virtual en "inmersión profunda". Los laboratorios proporcionan una intensa sensación de realidad que algunos de nosotros, Solón y yo incluidos, hemos empezado
a proyectar vistiendo con ropa de la época.
La mayoría de nosotros no nos hemos conocido físicamente, pero estábamos todos reclutados por los gobiernos de Grecia y la Unión Europea para conceptualizar, crear y optimizar una
ciudad virtual basada en los principios democrá-
ticos, la dimensión humana, y el estilo arquitectónico de la antigua Atenas. Diseñada para conmemorar el aniversario número 2.500 de la
construcción de la Acrópolis en el año 438 antes
de Cristo, la nueva ciudad se llamará Aristópolis.
Por supuesto, por ahora, sólo estoy hablando de la versión virtual de la ciudad. Pero se
trata de una versión funcional, construida totalmente, provista con infraestructuras como recursos optimizados e integrados de agua y ener-
13
Sistemas Integrados | Escenario 2062
gía, hasta comunicaciones virtuales ubicuas; y
desde la jardinería hidropónica subterránea,
hasta un transporte integrado y atención en salud predictiva - en resumen, y por el momento,
se trata de una ciudad en un chip.
Un lugar impresionante, en lo alto del mar
Egeo se ha destinado para el equivalente físico
de la ciudad; y su infraestructura básica subterránea, incluida desde una línea de metro y tuberías hasta una planta de desalinización bajo
el agua, se ha instalado. Pero antes de que comience la construcción a nivel del suelo, se ha
alentado a los contratistas a realizar sus edificios
e infraestructuras en el mundo virtual, donde se
pueden probar, analizar, y optimizar.
Cerca de 7.000 unidades residenciales virtuales ya se han realizado. Los futuros residentes pueden usar sus propias unidades de inmersión profunda para explorar la ciudad a pie o en
un vehículo eléctrico, tener una idea del panorama y los sonidos de su futuro barrio, y familiarizarse nuevamente con el, ya perdido, arte
del contacto cara a cara.
Aristópolis ya se está utilizando como banco
de pruebas para una serie de MOOCs - cursos
masivos abiertos online. Por ejemplo, esta mañana, una clase que incluye a estudiantes de
todo el mundo presentó un algoritmo para
prueba. Usando sistemas de inmersión profunda de sus escuelas, dos niños, uno de Dubái
y otro de Bakú, Azerbaiyán, se unieron a nosotros - virtualmente, por supuesto.
"Vamos a echar un vistazo a lo que están haciendo", le dije a Solón, y utilicé un lápiz de desplazamiento virtual en un dispositivo de proyección atado a mi muñeca. Los niños, cuyos
rostros aparecieron en el visor después de un segundo de control de seguridad, explicaron que
su algoritmo fue diseñado para predecir la cantidad de energía que una ciudad puede ahorrar
en cuanto a costos de calefacción y refrigeración,
si invierte en un material que permite a sus pavimentos alterar su color- y por lo tanto su absorción térmica - con base en la temperatura ambiente y en las condiciones climáticas. "Hemos
examinado los principales productos y construimos una base de datos", dijo uno de los chicos,
que se identificó como Faruq. "Queremos poner
a prueba nuestra mejor opción, en sitio."
"Suena como una idea excelente", le dije.
"Pero es este producto lo suficientemente resistente como para soportar décadas de desgaste?"
"No vemos ningún problema", respondió el joven con mucha seguridad en sí mismo. "Hemos
identificado un producto que consiste en un polímero solvente de átomos de carbono microencapsulado, basado en nanotubos. Este, radicalmente cambia su color en función de la
temperatura, es impermeable a la degradación,
y se puede rociar sobre la mayoría de las super-
14
Sistemas Integrados | Tendencias
ficies en las calles, por cualquier equipo de mantenimiento automatizado estándar”.
¿Es caro? ", Le pregunté. "Eso depende de la
cantidad de energía que ahorre", respondió el
otro estudiante, Wahib, sin perder el ritmo. "Con
su permiso, vamos a descargar nuestro algoritmo en la Plataforma de Inteligencia de la ciudad para iniciar el experimento." "Desde luego,
vinieron bien preparados", le dije a Solón y activé
nuestro Centro de Control 3-D virtual de la Ciudad (VC3) en mi Proyector. El centro es una cabina para las infraestructuras de la ciudad. Toqué
el panel llamado "Calles", entonces seleccioné un
icono para ubicar el algoritmo de los chicos.
Simulando el paso acelerado de los días y los
meses; las calles en el visor de imágenes comenzaron a oscurecerse y aclararse en rápida sucesión - al igual que la superficie del ágora a nuestro
alrededor, que nos recuerda que, después de
todo, nosotros también estamos en el mundo virtual. "El algoritmo asume la cobertura del disolvente de polímero en todas las superficies pavimentadas que están expuestas a la luz solar
directa durante al menos el 10 por ciento del
año", explicó Wahib. "Esto se determina midiendo el ángulo del sol por cada metro cuadrado
de superficie en más de un año, y al mismo
tiempo tiene en cuenta las sombras proyectadas
por los edificios cercanos. Luego calcula la diferencia de temperatura con el tiempo entre la superficie estática actual y la dinámica, lo que resulta en energía radiada y una estimación de la
cantidad de energía ahorrada por vivienda para
mantener una temperatura confortable”.
"¿Su programa toma en cuenta la iluminación", preguntó Solón. "Después de todo, en una
oscura noche de invierno uno no quiere tener pavimento oscuro. Eso requeriría más energía para
la iluminación". “Ese es un tema que nos gustaría
examinar, en colaboración con los fabricantes de
polímero-solvente, " intervino Faruq. "Podría incluirse una capa fotocrómica en el material pulverizado. El pavimento entonces trabajaría como
unos lentes de sol, que se vuelven transparentes
cuando el nivel de luz disminuye, y regresando el
material a su tez blanca original en la noche”.
"Y hay una ventaja adicional", dijo Wahib;
"dado que las calles y las aceras son contiguas,
el material de nanotubos de carbono, que es
conductor, forma una red de información virtual
que cubre toda la ciudad. El sistema sería capaz
de identificar patrones de circulación en toda la
ciudad en tiempo real, así como de las estaciones. Si se piensa bien ", añadió," se podría sumar
a una nueva clase de “democracia de circulación” en la que los negocios y las áreas centrales
de la ciudad tendrían la información para ofrecer servicios basados en donde la gente realmente se encuentra - el equivalente moderno
de la antigua ágora”.
Arthur F. Pease
Dando
No podemos verlo, pero está sucediendo a
nuestro alrededor. Como una malla de fibras invisibles, informática y comunicaciones de alta velocidad están haciendo posible a los sistemas de
todas las clases hablar unos con otros, compartir
información, distribuir el trabajo, y optimizar una
gama de funciones colectivas. "Este fenómeno,
que, en su forma más fundamental, integra el
software con el hardware, y por lo tanto el
mundo virtual con el mundo real, es generalmente conocido como la integración de sistemas," dice Thomas Hahn, Jefe de Expertos en
software de Siemens Corporate Technology (CT).
La mayoría de los expertos en software estaría de acuerdo en que una de las principales
tendencias en la integración de sistemas es
La integración del hardware y el software, y por lo
tanto de los mundos real y virtual, se conoce generalmente como integración de sistemas.
Sentido a la Complejidad
La Integración de Sistemas tiene muchas caras - la creciente convergencia de hardware y software, la
integración de los sistemas de generación de energía con edificios y redes inteligentes, y la fusión de
imágenes médicas de diversas modalidades. En última instancia, lo que todos tienen en común es la
búsqueda de una forma comprensible de representar un mundo cada vez más complejo.
que, "con el fin de acelerar los procesos y reducir las posibilidades de error, se está incrementando cada vez más la necesidad del
mundo virtual" afirma el Dr. Ulrich Löwen, Ingeniero Senior Principal en Siemens CT y un
pionero en el campo de la ingeniería de sistemas. Además, afirma que," este proceso está
siendo impulsado por la necesidad de simplificar y facilitar la aplicación en el mundo real
"e, irónicamente, por el hecho de que a medida que nuestros sistemas -todos, desde las
redes de sensores hasta las ciudades - se vuelven cada vez más complejos, nuestra capacidad de entenderlos y gestionarlos eficazmente
depende de nuestro éxito en poder representarlos en formas simples y sin ambigüedades.
Como el nacimiento de los objetos hechos
por el hombre pasa del mundo real al mundo
virtual, arquitectos de software han migrado
desde el viejo paradigma de la programación
prueba y error, hacia el sofisticado nuevo
mundo del desarrollo basado en modelos —
es decir, el uso de modelos conceptuales de
aplicaciones en lugar de conceptos de computación. "Por ejemplo", explica el Dr. Lothar
Borrmann, director de Desarrollo de Arquitectura de Software en CT, "si usted trabaja en la
automatización, se programa en términos del
dominio de la automatización y no en términos de los sistemas informáticos. Usted tiene
una descripción gráfica de su sistema y luego
tiene una pieza más compleja de software que
traduce, automáticamente, este modelo en el
software ejecutable”.
Sed de Software. Pocos lugares en el mundo
pueden beneficiarse más del software basado
en modelos, que la isla mediterránea de Mallorca. Allí, la planta de desalinización por ósmosis inversa Alcudia (ver página 32), que se
desarrolló en gran medida usando software de
Siemens, ahora produce unos 14.000 metros
cúbicos de agua dulce por día. La planta no
sólo es un ejemplo de la tecnología de desalinización más moderna, sino también un caso
de estudio en diseño y pruebas de una planta
de alta complejidad en el mundo virtual, basado en modelos.
15
Sistemas Integrados | Tendencias
La facilidad de programación del desarrollo
basado en modelos es también el secreto detrás de Totally Integrated Automation Portal de
Siemens, que ofrece un enfoque de diseño de
construcción en bloques, lo que permite una integración del hardware y el software, casi sin
esfuerzo. El Portal ha hecho posible que los ingenieros desarrollaran rápidamente los mini robots para uso en ambientes peligrosos (véase
la página 30).
La integración de sistemas es también un
impulso en el campo de la energía regenerativa. Por ejemplo, un programa de la Unión Europea, coordinado por Siemens está investigando cómo las plantas eólicas, solares, de
biomasa y de cogeneración pueden intercambiar información en tiempo real a través de Internet, para maximizar el nivel de energía regenerativa en la red (ver página 22). El
programa no sólo tiene en cuenta la integración de los sistemas de generación de energía
con sistemas de comunicación, sino también
la integración de la Internet de las cosas (cajas
de medidores, transformadores, etc.), con una
evolución de la Internet de servicios, como por
ejemplo, información de precios en tiempo
real para los clientes.
Una Ciudad como Laboratorio Viviente.
Al igual que todas las redes eléctricas están necesitando de nuevas tecnologías que puedan
equilibrar eficazmente la fluctuación de la energía de fuentes renovables, con energía de fuentes convencionales, también hay un número
creciente de pequeñas comunidades que dependen de las energías renovables, en gran
parte. Estas comunidades están buscando soluciones de redes inteligentes que, de forma
fiable y segura, puedan pasar con facilidad entre las fuentes de energía, no sólo a medida que
fluctúan, sino también en respuesta a los cambios de la demanda. Con esta tendencia en
mente, los investigadores de Siemens en el
Centro de Desarrollo para la Descentralización
de la Poligeneración, en Erlangen, Alemania
(véase la página 24) están investigando la
forma de gestionar los ecosistemas de información, que optimizan la generación de energía,
su almacenamiento y uso.
Aspern, una nueva ciudad planificada en las
afueras de Viena, Austria, está llevando este
concepto un paso más allá (véase la página 17).
Allí, una empresa conjunta entre La Ciudad de
Viena, la empresa de servicios públicos de la
ciudad (Wien Energie), y Siemens, pide que la
ciudad se convierta en un "laboratorio viviente"
para estudiar la integración de tecnologías que
apoyan la eficiencia energética y el desarrollo
urbano sostenible. Lo novedoso es el estudio
de la información en tiempo real, generado por
16
Sistemas Integrados | Eficiencia Energética Urbana
ejércitos de sensores en los edificios, que ofrecen al proyecto un desarrollo de algoritmos especializados, capaces de dar sentido a los datos.
"Se espera que la información resultante pueda
generar dividendos en términos de energía,
medio ambiente, y en relación con los conocimientos tecnológicos, los cuales se espera que
puedan beneficiar a ciudades de todo el
mundo", dice el Dr. Gerald Murauer, quien dirige la empresa conjunta en Aspern.
Naturalmente, la integración de sistemas no
se limita al mundo de las fábricas, edificios, redes
e infraestructuras. También desempeña un papel importante en el cuidado de la salud. Veamos las imágenes de eSieFusion ™, por ejemplo
(véase la página 37). Esta nueva tecnología de
Siemens crea una ventana virtual en 3D a través
del cuerpo mediante la integración de la información de dos fuentes completamente diferentes: el escaneo 3-D en TC del paciente e imágenes de ultrasonido en tiempo real.
La integración de sistemas está cerrando
aún más la brecha entre el mundo de la tecnología médica e industrial (véase la página
40). Trabajando en colaboración con los principales fabricantes de implantes ortopédicos,
investigadores de Siemens e ingenieros han
desarrollado un proceso llamado "Imagen-aimplante" que permitirá a la tomografía computarizada y a la resonancia magnética exploraciones que se traducirán automáticamente
a los dispositivos protésicos personalizados
para rodillas, caderas, hombros, u otras articulaciones. Hospitales, médicos y pacientes también se benefician de la integración de sistemas, la fuerza detrás de la historia clínica
electrónica (véase la página 41).
A medida que más y más elementos de
nuestro mundo físico nacen en el mundo virtual, se generan enormes cantidades de datos
(véase página 35), digeridos y transformados
en información procesable - un proceso que es
impulsado por nuestra necesidad de reducir la
energía y la demanda de recursos, mediante la
aceleración de la computación y el poder de la
simulación. Aunque nuestro instinto sea dar la
bienvenida a nuestro universo cada vez más integrado, ya que promete cada vez más eficiencia, una advertencia de precaución debe tenerse en cuenta.
Como el profesor Carlo Ratti, del MIT menciona (ver página 20), "Hay varios temas pendientes a tener en cuenta: ¿Quién tiene acceso
a la información que generamos? ¿Cómo será
archivada? Y qué sucede en un mundo en el
que nada se pueda olvidar? Todo esto debemos tenerlo en cuenta, y debatirlo ampliamente en público, ya que dará forma a la sociedad del mañana”.
Arthur F. Pease
A primera vista, una pista de aterrizaje
abandonada en las afueras del noreste de
Viena, Austria puede parecer un lugar extraño
para construir un laboratorio. Pero, más adelante, este laboratorio va a necesitar bastante
espacio para moverse – de hecho lo suficiente
para casi 20.000 personas. Esto, debido a que
el "laboratorio" será una ciudad - quizás el primero en ser construido para que los científicos y los planificadores urbanos puedan
aprender cómo los edificios, las energías renovables, las redes de distribución eléctrica
local, y toda la red pueden optimizar su interacción, con el fin de maximizar su eficiencia
y minimizar el uso de la energía colectiva.
(Otro proyecto de infraestructura urbana importante en el que Siemens participa está en
Tianjin, China, ver Pictures of the Future, Primavera, 2012, p. 90.)
Aspern podría ser muy importante para
las ciudades de todo el mundo, ya que queremos ganar la batalla para contener el cambio climático, y ésta tendrá lugar en las ciudades, donde se consume el 75 por ciento
El proyecto Aspen ha sido diseñado para probar las
tecnologías que podrían hacer que las ciudades del
futuro sean extremadamente eficientes en energía.
La Ciudad Vecina
Viena tiene previsto construir una ciudad donde los edificios y
el suministro de energía estén tan interconectados que se
creen efectos sinérgicos. La visión: Un laboratorio viviente de
clase mundial, donde las tecnologías de ahorro de energía
necesarias para la ciudad del mañana puedan ser optimizadas.
de la energía mundial y se genera el 85 por
ciento de los gases de efecto invernadero.
Conocido como "Aspern – La ciudad a orillas del lago", el laboratorio de 240 hectáreas
es uno de los proyectos de desarrollo más
grandes de Europa. A pesar de que hoy en día
es poco más que una estación de metro y un
edificio terminado, a principios de 2015, se
espera que haya 3.420 apartamentos, parte
del campus de una escuela, y los dormitorios.
Y para el 2028 Aspern está programado para
tener alrededor de 8.500 apartamentos,
20.000 empleos, una gran área comercial, así
como un centro de investigación – y todo a
Información de Energía Procesable para las Ciudades
Investigación en el Mundo Real
La Infraestructura eléctrica de Aspern
es objeto de intensa investigación. Los
laboratorios del mundo real, en
tiempo real, incluyen un edificio de
usos múltiples, un edificio de apartamentos, y un plantel educativo.
Centro Municipal de Datos
0100101101001011
0100101101
01001011010
Fuente: Wien Energie / Siemens
Edificios y generación
de energía renovable
descentralizada
Contadores inteligentes,
redes inteligentes
Redes de Baja Tensión
El centro de control de la ciudad
conecta los elementos de este
sistema complejo: la generación
de energía, la distribución, el almacenamiento y el uso.
Usuario
PC/Portátil
Tablet PC
Teléfono
Inteligente
Todo el sistema se hace más inteligente gracias a la óptima creación
de redes con los usuarios.
Salida
Los resultados de la investigación
constituyen la base del nuevo
modelo inteligente
Productos
de mercado. La eficiencia
energética, la reducción de los niveles de CO2, y la
facilidad de uso son los temas clave de análisis.
Modelos de
Negocios
Aplicaciones
sólo un paseo de 25 minutos en metro desde
el centro de Viena.
Aspern no es sólo otro gran proyecto de desarrollo inmobiliario. ¿Qué lo distingue de decenas de otros importantes proyectos en todo
el mundo? Un recién firmado acuerdo de cinco
años, € 40 millones (estimados) de una empresa conjunta (JV) entre la ciudad de Viena, la
empresa de servicios públicos de la ciudad
(Wien Energie), y Siemens - el único socio industrial involucrado en el proyecto.
De hecho, un plan coordinado de investigación e impulsado por Corporate Technology
(CT), las Divisiones Smart Grids y Building Technologies de Siemens, así como del Sector Infrastructure and Cities, hizo que la ciudad se convirtiera en un "laboratorio viviente", según el Dr.
Wolfgang Heuring, Jefe del Centro de Investigación y Tecnología de CT. "Aspern", afirma, "proporciona un banco de pruebas para la integración de tecnologías que apoyan la eficiencia
energética y el desarrollo urbano sostenible.
Aprender cómo estas tecnologías pueden ser integradas en campo es extremadamente importante para Siemens y para nuestras actividades
de investigación y desarrollo”.
También es una prioridad para la ciudad de
Viena, que ha hecho un gran compromiso para
minimizar su impacto ambiental, al tiempo que
mejora la calidad de vida. "Queremos tener una
idea de cuáles serán nuestras necesidades energéticas en el futuro", dice Marc H. Hall, miembro
del Directorio Ejecutivo de la Wiener Stadtwerke
Holding AG (corporación de servicios municipales de Viena) a cargo de la energía, la investigación, la tecnología y la innovación.
"Esto tiene que ver con el manejo inteligente de la energía y con las soluciones inteligentes para el hogar y sobre cómo las tecnologías convencionales, tales como la calefacción
urbana se pueden combinar con soluciones
nuevas y descentralizadas."
Siendo ya número 1 en el Índice de Ciudades Habitables de la ONU y encabezando la lista
de "Las 10 principales ciudades inteligentes del
planeta," Viena quiere aprender cómo reducir
su huella ambiental.
Pero el cumplimiento de este objetivo de
una manera significativa requiere determinar
objetivamente el nivel actual de la eficiencia
energética, que es el primer paso en el camino
a la medición de los progresos en el tiempo.
"Para hacer eso, debe superar el problema de
los datos que se distribuyen entre los silos," explica el Dr. Bernd Wachmann, cabeza del Proyecto de Innovación Tecnológica para ciudades
Sostenibles en CT. "Usted tiene que recoger diferentes tipos de datos a partir de la construcción de sistemas de automatización, combinarla con información actual y pronosticada, e
17
integrarlos. Así sería posible la previsión conjunta de datos, optimización y soporte de decisiones en tiempo real”.
Ciudades y Ciudadanos:
Beneficiándose de la integración de sistemas
¿Cómo cambiarán las ciudades y la vida de sus habitantes a medida que los datos de los servicios que
antes estaban separados, se integren? La respuesta es: lenta pero profundamente. Considere la posibilidad
de un edificio de apartamentos de 100 unidades en una hipotética comunidad de Aspern, en Viena. En
este caso, se integrarán los datos de muchas fuentes para minimizar los costos de energía de cada uno de
los apartamentos y las emisiones de CO2.
Mucho antes de que el sol y el termómetro desciendan en una tarde helada de invierno, el calor almacenado en el pozo de agua se distribuye a través del edificio a través de una bomba de calor accionada por
electricidad, almacenada en bancos de baterías. Y esas baterías han sido cargadas al principio del día - o
de la semana - por el sistema de energía solar, en la azotea del edificio.
Por otra parte, todo este proceso sería coordinado por el sistema de automatización del edificio, basado
en predicciones de temperatura, sensores de ocupación, y datos históricos. Las unidades residenciales del
edificio participarían en programas de incentivos - un tema de investigación de Siemens - diseñado para
reducir al mínimo la demanda individual de energía en el contexto de la demanda colectiva. Con el tiempo, nuestro hipotético edificio aprenderá a minimizar su demanda de energía colectiva- como sucedería
en decenas de otras instalaciones - y podrían compartir información con la red de baja tensión. "Se espera
que la información resultante genere dividendos en términos de energía, medio ambiente y conocimientos en tecnología, y que se puedan beneficiar ciudades de todo el mundo", dice Siemens Gerald Murauer,
quien dirige esta empresa conjunta en Aspern. De hecho, una parte clave de la nueva ciudad y su primer
edificio es el "Centro Aspern IQ de Tecnología", una instalación plus de energía, diseñada para albergar a
las empresas jóvenes. "Esperamos que el conocimiento generado a partir de Aspern se convierta en una
plataforma de lanzamiento para una variedad de negocios inteligentes de la ciudad", añade Murauer.
18
Cuando los Edificios Hablan. Esto es exactamente a lo que Siemens está apuntando en
Aspern. La compañía ha formado un paquete
de tres partes que incluye tecnologías de gestión de energía en los edificios inteligentes, soluciones para la red de baja tensión - el sistema
de distribución de energía desde los transformadores hasta edificios y apartamentos individuales - y las soluciones para la gestión de
"grandes datos", que incluyen el establecimiento de un Centro de Datos de la ciudad.
A diferencia de casi cualquier otro proyecto
de desarrollo urbano a gran escala, en Aspern
todos los elementos de estos sistemas - independientemente del fabricante - deben ser capaces de compartir datos. Esta especificación
ha sentado las bases para un proceso de contratación, que es tan novedoso como Aspern.
"Si se va a tratar de construir una ciudad inteligente mediante el anticuado sistema de licitación, nunca se podrían integrar los servicios.
Usted se vería obligado a comprar componentes baratos que, de todos modos, no serían
capaces de hablar el uno con el otro ", dice
Vesna Mikulovic, responsable de la coordinación estratégica de los proyectos pilotos de Siemens Building Technologies, en Europa. "Lo
que estamos haciendo en Aspern es crear nuevas reglas para las empresas que se basan en la
integración de servicios, en lugar de un enfoque de silos. En resumen, la integración es el
mayor reto al que nos enfrentamos en los grandes proyectos urbanos”.
Pero superar este reto tiene un precio - por
lo menos en términos de desembolsos iniciales
de capital. Es por eso que la empresa conjunta
Aspern JV está cubriendo la diferencia de costos
entre los componentes convencionales e inteligentes -, así como la instalación de muchos de
los sistemas de energías renovables - y por eso,
tales sistemas serán instalados en sólo una sección representativa de los edificios de Aspern.
La empresa de riesgo compartido apoya la instalación de diferentes "combinaciones" de tecnologías que van desde los paneles fotovoltaicos y bombas de calor a una gran variedad de
soluciones de almacenamiento de energía.
La integración y el control coordinado del
uso de energía local, la generación y los elementos de almacenamiento de la misma, se llevarán a cabo mediante un sistema de administración de energía diseñado para minimizar el
consumo, al tiempo que maximiza la eficiencia
de costos. Los sistemas de calefacción y otros
usos importantes de energía en dichos edificios, los sistemas de automatización, y en algu-
nos casos incluso algunos electrodomésticos,
estarán equipados con sensores para rastrear
el uso de la energía y su eficiencia.
La información seleccionada - con el debido
permiso de los ocupantes del edificio en alquiler y según los contratos de compra - como la
previsión de carga de un edificio, se intercambiarán con los servicios públicos de energía a
través de la comunicación bilateral establecida.
Además, la totalidad de la red de baja tensión
de Aspern será nueva, dando a la empresa de
riesgo compartido una oportunidad única para
dotarla de una red de sensores para la medición
de su comportamiento, en tiempo real.
Finalmente, todos los datos resultantes irán
a un Data Center City. "Después de todo",
afirma la Dra. Monika Sturm, Gerente de Ciudades Inteligentes, y que coordinará los proyectos de Aspern de CT ", mediante el análisis de
las combinaciones más eficientes entre tecnologías, y su influencia en el comportamiento del
usuario final, esperamos que esta unión avanzada de infraestructuras IT pueda ayudarnos a
entender las correlaciones entre los sistemas
subyacentes con respecto a nuestros objetivos
de optimización”.
Entender esas correlaciones planteará importantes desafíos en términos de interpretación.
"Tendremos que aprender lo que significa la información", dice Sturm, quien señala que el seguimiento de la red de baja tensión es casi una
nueva área de investigación. "Tan pronto como
los primeros edificios estén ocupados y sus sistemas funcionando, vamos a comenzar a evaluar los datos que generan, con el fin de entender las relaciones entre las variables y los factores
que afectan a la red eléctrica y a los edificios.
La información resultante será de particular
importancia, ya que los planes exigen un alto
nivel de integración de los sistemas de energía
renovable. "Tenemos que saber cómo todas estas fuentes, que trabajan en diferentes combinaciones, y bajo condiciones variables del
tiempo afectarán a la red y a los edificios", dice
Sturm. "Esta línea de investigación nos llevará
en la dirección de optimizar la prevención y los
niveles más altos de eficiencia energética."
Generación Local de Energía. Entre los aspectos que son únicos del concepto del "laboratorio
viviente" de Aspern es que la rentabilidad de su
red eléctrica no se basa en un sistema de demanda-respuesta normal. "Lo que buscamos es
la producción de la mayor cantidad de generación local y usarla tanto como sea posible, habilitando un almacenamiento de energía, también
local", dice Mikulovic, especialista en tecnología
de edificios. "Después de eso, como lo vemos
nosotros, el siguiente nivel es interactuar con la
red inteligente de baja tensión. Una vez que se
Estadística del Clima durante
el Apagón (+ -1 día)
Presión
Cantidad de nubes
Dirección y Velocidad del Viento
Velocidad del Viento
Temperatura
Ciudades con Cerebros, Podría Ser lo Siguiente
Los científicos de Siemens Corporate Technology (CT) quieren que las ciudades funcionen tan suave
como un motor eléctrico. Con el fin de reducir el uso de energía y las emisiones de dióxido de carbono, y mejorar al mismo tiempo la calidad de vida, ellos están realizando un sistema piloto escalable de integración de datos llamada "Plataforma de Inteligencia de la Ciudad." Capaz de manejar sistemas tan variados como edificios
de apartamentos, plantas de energía, infraestructuras de tráfico, agua e iluminación. Elementos de la plataforma se están probando en Milán, Italia y Timisoara, Rumania, donde se están utilizando para reducir las fugas de
agua y minimizar el consumo de energía, mediante la integración de datos de las infraestructuras de agua y de
distribución y generación de energía de las ciudades. (Para más información, véase la página 73). Incluso se están poniendo en marcha proyectos piloto diseñados para optimizar el transporte en Berlín, Alemania; Rovereto,
Italia, y Tampere, Finlandia.
Se espera que dichos proyectos generen enormes cantidades de datos - bloques de nuevos conocimientos. "A
medida que los datos alimenten una plataforma de inteligencia de la ciudad, los algoritmos de análisis de datos
serán capaces de evaluar cómo los sistemas, a lo largo de una ciudad, se comportan en tiempo real", explica
Bernd Wachmann, jefe de proyecto de Tecnología de Ciudades Sostenibles e Innovación en CT. Pero la visión a
largo plazo detrás de la plataforma va más allá. "Lo que prevemos es un tipo de ecosistema de datos", dice
Christian Schwingenschlögl, director del proyecto de la plataforma. "Será como un sistema natural en el que
todo tendrá un ciclo de retroalimentación para este sistema- finalmente una ciudad entera - se autorregula
dentro de sus límites naturales de energía."
Un grupo modular de programas que puede adaptarse a los requisitos únicos de una ciudad particular, la Plataforma de Inteligencia de la Ciudad, recopila datos de una variedad de dominios de infraestructura, estandariza
los formatos, establece relaciones entre sus contenidos, y los combina con otra información, como las previsiones meteorológicas y patrones históricos de datos. El resultado, según Wachmann, es una presentación clara y
conectada en red, que permite que los procesos de una ciudad sean entendidos, y abre la puerta a la identificación de opciones para el ahorro de recursos y la reducción de costos.
Plataforma Inteligente
de la Ciudad
Arthur F. Pease
Comparación de los valores de medición y tarifas promedio y valores de previsión
Errores absolutos de promedio de tarifa y valores de pronóstico de valores de medición
19
llegue a ese nivel, la coordinación entre los edificios y la red será mucho más sencilla”.
Mikulovic explica que en edificios equipados
con tecnologías de ahorro de energía de la empresa conjunta de Aspern, un sistema de gestión de edificios coordinará el suministro de
energía a partir de sistemas solares para las
bombas de calor del edificio. "Para ello, usted requiere previsión, generación y gestión de almacenamiento de energía", explica. "Todo esto se
suma a un gran reto de integración de datos a
nivel del edificio, y analizar diferentes combinaciones de opciones de generación de energía."
"Aspern será un punto de prueba muy importante para las redes inteligentes", dice Robert Simon, director de proyectos de Smart Grid
Core Technology Initiative en CT, quien señala
que los edificios de hoy en día ya son sistemas
multimodales, que emparejan energía eléctrica, gas, calefacción o enfriamiento. "Nuestro
Sistemas Integrados | Entrevista
enfoque de red inteligente comienza con las redes eléctricas - integrar edificios y plantas de
producción en la red - y en últimas, tiene como
objetivo hacer crecer el papel de los sistemas
de energía multi-modal en este panorama. Por
lo tanto, Aspern es el lugar ideal para llevar estos nuevos desarrollos al mundo real y anticiparse a las nuevas necesidades del mercado. "
"Veo una recompensa", añade Siemens Gerald
Murauer, jefe de la empresa conjunta de Aspern.
"Es conocimiento. Es la creación de prototipos de
aplicaciones. Se trata de una prueba final de que
el concepto de ciudad inteligente realmente
puede funcionar. Y suponiendo que el concepto
funciona, entonces las tecnologías de Siemens
que participan en ella se beneficiarán. Estas incluyen tecnología de edificios y automatización de
energía, tecnologías de redes inteligentes y la capacidad de integrar todo lo anterior”.
Arthur F. Pease
Academia de la Fuerza Aérea baja a tierra costos de energía
De acuerdo con estudios recientes de la Administración de Información de Energía de Estados Unidos, se
espera que el uso global de la energía suba por encima del 50 % para el año 2035. Para abordar de manera proactiva esta tendencia, Siemens Corporate Technology, en una alianza estratégica con Boeing Energy, ha presentado una solución con la cual quiere demostrar un 40 % de ahorro de energía en edificios y una reducción de la
carga pico del 25 %, utilizando avanzadas tecnologías de automatización y control para edificios y gestión energética, de Siemens.
Siemens y Boeing, junto con la Universidad de California en Berkeley y KEMA Services Inc., están trabajando para
Vivir en un
computador
al Aire Libre
El SENSEable City Lab, que
forma parte del Instituto Tecnológico de Massachusetts, es
un grupo de investigación que
explora la "ciudad en tiempo
real" mediante el estudio del
creciente desarrollo de los sensores y la electrónica miniaturizada en la red, así como su
relación con el entorno urbano. El laboratorio se ha hecho famoso por su investigación sobre las ciudades y sus
inventivos diseños. Uno de estos diseños, La Rueda de
Copenhagen, que fue presentada en el COP15, ha ganado
numerosos premios, incluidos
el U.S.James Dyson Award y el
Thomas Edison Award.
coordinar la implementación del Sistema de Gestión de Tecnología de Edificios de Siemens en la Academia de la
Fuerza Aérea de EE.UU. en Colorado. El sistema está diseñado para permitir la perfecta integración de los edificios controlados individualmente y de los subsistemas de control, para lograr el máximo ahorro de energía. Este
Sistema de Gestión de Siemens ofrece a los consumidores de energía y los proveedores una solución más integrada, en comparación con otros sistemas en el mercado", explica el Dr. Yan Lu, jefe del grupo de investigación
Assaf Biderman
en tecnologías de control y automatización en CT en Princeton, Nueva Jersey”. Los servicios que antes eran sumi-
(36) es un inventor
nistrados por varios proveedores, ahora pueden consolidarse en un sistema simplificado y proporcionar solucio-
de tecnología, au-
Sistema de Gestión de
Tecnología de Edificios
nes dinámicas de ahorro de energía, óptimas para
tor y empresario. Es
un campus entero. "Mediante la integración de va-
profesor en el MIT,
rios subsistemas y edificios en un sistema de control
donde es el director
monitorizado de la energía global, el sistema de
asociado del SEN-
gestión de tecnología puede tomar decisiones de
Orquestador
Precio de la Energía
Clima
Programación
Microredes
DRAS**
Optimización
holística, orientada
al mercado
administración de la energía para un edificio - o un
SEable City Lab. Assaf tiene múltiples patentes y es coautor de
conjunto de edificios - en respuesta a cambios en
más de 40 publicaciones. Su formación en
los ambientes internos y externos. Aunque la mayo-
física, diseño e informática, se reúne en su
ría de los sistemas se basan en la programación y la
obra sobre la evolución de las ciudades y las
configuración estática, el Sistema de Gestión de
tecnologías digitales. Su trabajo ha apare-
Tecnología de Edificios utiliza procesos de toma de
cido en todo el mundo, en lugares como el
decisiones dinámicas e innovadoras que facilitan el
Museo de Arte Moderno de Nueva York y
uso de energía más eficiente, mediante la adapta-
en más de 1.000 publicaciones y medios de
ción a los cambios dinámicos del clima y la ocupa-
comunicación como la BBC y el Discovery
ción. Ahorros adicionales pueden ser alcanzados al
Channel. Fundó "Superpedestrian", una
Generación
Cargas
HVA*
Iluminación
responder a precios fluctuantes de la energía. En
empresa que desarrolla vehículos ligeros
este momento, demos de eficiencia energética y
conectados en red, con el fin de conectar a
de la demanda de respuesta, a nivel de microrredes,
los conductores, ciclistas y sensores con el
* Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado
** Sistema de Automatización en Respuesta a la Demanda
están siendo probados.
entorno urbano, en formas novedosas.
Arthur F. Pease
20
Sistemas Integrados | Entrevista
Kristian Kloeckl
(36) lleva la iniciativa
de la Ciudad en
Tiempo Real en el MIT
permitir que las bases de datos de diferentes
sistemas puedan interactuar en tiempo real.
Esto permitiría que las ciudades sean más sensibles a las necesidades de sus habitantes, y
por lo tanto, más humanas.
SENSEable City Lab en
Boston y Singapur y
enseña diseño en el MIT y la Universidad de
Venecia. Un diseñador industrial, que estudió
en Alemania, Austria, Italia y el Reino Unido y
tiene un doctorado en Ciencias de Diseño.
Sus proyectos han sido expuestos en el
MoMA (2008), la Bienal de Arquitectura de
Venecia (2008), el MAK de Viena (2009), el
Museo de Arte de Singapur (2011), y el Museo del Monumento del Milenio de Artes Digitales de China (2012).
Las ciudades son el hogar de más del
50% de la población mundial y son las
responsables del 67 % del uso de energía
del mundo. ¿Cómo puede la integración
de fuentes de datos ayudar a que éstas
sean más eficientes y más humanas?
Kloeckl: Muchos sistemas, que sirven a los entornos urbanos, generan enormes cantidades
de datos. En Singapur, por ejemplo, donde hemos creado un laboratorio en el 2010, uno de
nuestros puntos de enfoque es la movilidad.
Hemos hecho acuerdos con las autoridades de
tránsito de ese país, del aeropuerto, con una
compañía de taxis, con la agencia ambiental, el
puerto, y el proveedor de electricidad, con el
fin de compartir datos agregados anónimos y
experimentar con combinaciones de flujos de
datos. Por ejemplo, un proyecto está estudiando datos de 16.000 taxis y combinándolos
con datos de las condiciones del clima de alta
precisión, especialmente con respecto a las
precipitaciones. Esta combinación de datos es
importante, porque en Singapur llueve muy a
menudo, y en pequeñas zonas geográficas.
Esos datos podrían ayudar a equilibrar dinámicamente la capacidad del taxi con la demanda
futura, para asegurar que suficientes taxis están disponibles cuando y donde se necesitan.
Aquí, lo que hay que saber es cuántas personas
están en una zona donde llueve fuertemente,
los patrones históricos de movimiento ahí y en
ese momento del día, y el número de taxis que
ya se encuentra en la zona. Estos datos serían
aún más útiles si se combinan con datos de buses en tiempo real. También estamos explorando cómo los taxis pueden apoderarse de
todo el transporte por carretera. Esto hace que
sea posible ver el tiempo que se tardaría en llegar desde cualquier punto de la ciudad a cualquier otro lugar, en tiempo real. Los datos pueden facilitar la optimización intermodal al
Las bicicletas están siendo integradas en
este panorama urbano de datos?
Biderman: Las generaciones más jóvenes en
las economías desarrolladas están dejando de
comprar automóviles, en busca de un estilo de
vida diferente. Con esto en mente, hemos desarrollado la rueda de Copenhague - una rueda
que se puede montar en cualquier bicicleta
para convertirla en un híbrido eléctrico inteligente. Un motor de 250 W en el interior de la
rueda se activa cuando se presionan más
fuerte los pedales. Captura tu energía cuando
frena, almacenándola en la batería de la
rueda. Usando esa misma energía, impulsamos un controlador que procesa los datos. Los
usuarios pueden conectar varios sensores en
el volante y hacer que sus datos estén disponibles para aplicaciones externas. Por ejemplo,
un operador puede ejecutar aplicaciones sobre
esta plataforma, y luego una comunidad de ciclistas puede medir factores ambientales, tales
como monóxido de carbono en el ambiente.
¿Están los teléfonos celulares, las computadoras de alta velocidad y las aplicaciones "reconectando" nuestras ciudades?
Biderman: Si. Y también lo están una creciente variedad de sensores, microprocesadores y los dispositivos inalámbricos que se integran con los objetos de nuestro entorno, desde
los botes de basura a los automóviles, los edificios y las infraestructuras. Es, en efecto, una
capa digital de crecimiento que se está interconectado con nuestro entorno físico. La ciudad
se está convirtiendo en una especie de computador al aire libre. Y si podemos empezar a programar ese equipo, nuestras ciudades podrían
ser más sostenibles y atender nuestras necesidades más eficazmente. La introducción de los
flujos de datos y análisis puede mejorar la coordinación y la gestión de los sistemas. Las nuevas tecnologías también pueden mejorar los
procesos a veces caóticos de iniciativas ciudadanas, de abajo hacia arriba, mediante la expansión de las formas en que las personas pueden auto-organizarse. Eso ayuda a los
ciudadanos a dar forma a la vida urbana en
una escala más amplia.
tos que se causaron a partir del comienzo de
la civilización hasta el 2003. Y cuando estos
datos y los conocimientos se comparten con
los ciudadanos, puedan tomarse decisiones
más informadas. Yo creo que nuestras opciones para la configuración de las ciudades va a
cambiar drásticamente en los próximos años,
tal como en los últimos 15 o 20 años. Pero la
tendencia principal que veo en todo esto es
que la información nos permitirá que hagamos en las ciudades modernas lo que alguna
vez se hizo en las ciudades antiguas. En la
Edad Media en Europa, los ciudadanos tenían
voz y voto en cuanto a cómo se construiría un
nuevo edificio o la forma en que una plaza
debería ser. Esta relación formó parte de los
últimos 2.000 años de historia urbana, hasta
que las ciudades se hicieron demasiado grandes. Lo que estamos viendo ahora es que
nuestras nuevas tecnologías están permitiendo que volvamos al pasado y estemos
más comprometidos como ciudadanos.
Con algunas dificultades modernas?
Ratti: Sí, hay muchas cuestiones abiertas:
¿Quién tiene acceso a la información que generamos, cómo se archiva, cómo diferenciar
entre información buena y mala, y lo que
pasa en un mundo en el que nada se puede
olvidar, sólo para mencionar algunos aspectos. Estas son cuestiones que todos debemos
tener en cuenta y debemos debatir vigorosamente en público, ya que darán forma a la
sociedad del mañana.
Entrevista de Arthur F. Pease
Carlo Ratti (42)
practica arquitectura
e ingeniería en Italia
y enseña en el MIT,
donde dirige el Laboratorio SENSEable
City. Se graduó en el Politécnico de Turín y
en la Escuela Nacional de Puentes y Caminos de París, y más tarde obtuvo su doctorado en la Universidad de Cambridge,
Reino Unido. Carlo tiene varias patentes y
es coautor de más de 250 publicaciones.
Su obra ha sido expuesta en todo el
mundo en sitios como la Bienal de Venecia
y el Museo de Arte Moderno de Nueva
York. Su Pabellón Digital del Agua en la
Expo Mundial de 2008 fue aclamado por
¿Cuál es su visión de cómo la integración
de información va a cambiar la manera en
que vivimos en las ciudades, en el futuro?
Ratti: Según Google, cada dos días se produce más cantidad de datos que todos los da-
Time como uno de los "mejores inventos
del año." Carlo es miembro del Consejo de
la Agenda Global del Foro Económico Mundial para la Gestión Urbana.
21
Sistemas Integrados | Redes Eléctricas
Siemens y sus socios están estudiando cómo
las redes inteligentes se pueden combinar
con tecnologías de Internet.
Armonía entre Oferta y Demanda
En el contexto de la Internet del Futuro de la UE, los ingenieros de Siemens están diseñando para el
proyecto Smart Energy, una red de datos que soporte la transición energética y haga más fácil la
construcción de una red inteligente.
Hasta hace poco, cada vez vez que Acme Refrigerated Warehouses Ltd. activaba sus sistemas
de refrigeración industrial, la compañía eléctrica
local se emocionaba. La refrigeración por lo general se lleva a cabo en la noche. Para ese momento, había pocos compradores de energía y
los precios eran bajos. Las unidades de refrigeración zumbaban de nuevo durante el día si las
temperaturas se elevaban más allá de un umbral
predefinido. Ahora, es al revés. Por la noche
todo se apaga, incluso en pleno verano, pero los
sistemas zumban constantemente casi durante
todo el día. ¿Qué pasó? Que ellos son alimentados ahora por energía solar. Pero si el cielo está
nublado, las empresas de servicios públicos tienen que cambiar a otras fuentes de energía de
un momento a otro. Para lograr esto, el sistema
de suministro de energía inteligente - la "red inteligente" - requiere una nueva infraestructura
de comunicaciones.
Aunque este es un ejemplo ficticio, que describe el Internet del Futuro de la Unión Europea
para el proyecto Smart Energy (FINSENY) – Future Internet for Smart Energy– nos muestra los
22
desafíos que enfrentan las redes inteligentes. El
proyecto prevé la necesidad de una red que conecte las relaciones entre los participantes en el
sistema de suministro de energía, mejore las comunicaciones y aumente la calidad.
FINSENY es el primer proyecto en tener en
cuenta toda la red, desde el nivel de alto voltaje
con 220 a 380 kilovoltios (kV) hasta la red de
media tensión de 10 a 30 kV y el nivel de baja
tensión de 230 a 400 V. "Antes de que comenzara la transición hacia un suministro de energía
sostenible en Alemania, los tres niveles difícilmente se comunicaban ", explica el Dr. Kolja
Eger, un experto en redes en (CT) de Siemens.
"No era necesario", dice, "porque el nivel de baja
tensión sólo jugaba el papel de consumidor."
Sin embargo, "la transición energética ha invertido estas relaciones debido al creciente número de generadores de energía descentralizados", dice Eger. Como resultado, las redes
eléctricas se encuentran ahora en un estado de
flujo. "Pero", añade, "las pruebas de campo han
demostrado que la comunicación puede evitar
la necesidad de expansión de la red, lo que es
mucho más costoso, aunque la proporción de
energías renovables aumente dramáticamente."
(Ver Pictures of the Future, Primavera 2012, p.
46). Con esto en mente, junto con 35 socios de
12 países, Eger ha reunido y coordinado los detalles del proyecto FINSENY.
En un sistema convencional, la energía de la
red de alta tensión fluye hacia los niveles por debajo de ella. Arriba están las grandes centrales
eléctricas, y hacia abajo los segmentos inferiores
que simplemente transmiten energía hacia adelante. Pero hoy en día, la energía se genera a nivel
local por los consumidores. Eso no es un problema siempre y cuando la energía resultante se
consuma localmente. Pero si la oferta excede a la
demanda puede convertirse en un problema. Esto
se debe a que las estaciones transformadoras convencionales no pueden transferir energía hacia
arriba. Para evitar daños, la generación de este
modo debe estrangularse. "Los proveedores de
energía a nivel local son todavía casi ciegos, ya que
no saben nada acerca del flujo de energía fuera de
sus estaciones individuales", explica Eger. "Eso
tiene que cambiar tan pronto como sea posible."
Un problema adicional es que las redes eléctricas se han desarrollado de diferentes formas
en los distintos mercados. En Alemania, por
ejemplo, los medidores eléctricos han estado
tradicionalmente ubicados en los sótanos o en
los pasillos, pero en otros países se encuentran
fuera de la casa. Las subestaciones de distribución están ubicadas en diferentes lugares. En
EE.UU., los transformadores están conectados
directamente a los postes de electricidad, en Alemania se encuentran en pequeños edificios.
Para EE.UU., una opción obvia es la creación de
redes inalámbricas modeladas en redes WLAN
internas, ya que los postes de electricidad y
transformadores se erigen con distancias muy
cortas entre ellos. En Alemania, las soluciones
de este tipo no son factibles, porque las distancias son mucho mayores. Por tanto, las recomen-
Sin embargo, algunos componentes de la red
de energía eléctrica, tales como importantes subestaciones de transformadores, requieren conexiones altamente confiables. En este caso, el
peligro está en los detalles. Estos transformadores se encuentran en pequeñas casetas. "Casi no
hay espacio libre para el equipo de comunicaciones", dice Helbich. Estas construcciones son generalmente muy viejas, y nadie previó la necesidad de conductos para redes de datos cuando
se construyeron. Las redes celulares son entonces una opción atractiva, ya que tienen una cobertura casi universal en la mayoría de los países
y son más baratas que los cables de fibra óptica.
"Nuestro estudio recomienda UMTS y plataformas de LTE poderosas, o soluciones que utilicen redes inalámbricas privadas", dice Helbich.
Pero las cantidades de datos no son la única con-
La Red Eléctrica
Inteligente del Futuro
Internet
Energía
del Futuro Inteligente
Edificios Inteligentes
Mercados de
Energía eléctrica
Redes de
Distribución
Microredes
ya ha llevado a una escasez de direcciones y por
lo tanto, a serios problemas en las comunicaciones en el día a día.
No obstante, la teoría por sí sola no puede
hacer afirmaciones de fondo sobre el comportamiento real de una compleja red, formada por
elementos en un estado constante de interacción. Los autores del estudio, por tanto, probaron las ideas en un entorno práctico, de los socios FINSENY, en el Instituto para la
Automatización de Sistemas de Energía complejos de la Universidad RWTH Aachen. El instituto
cuenta con un simulador que puede representar
una red eléctrica. Utiliza hardware y software de
gran alcance para reaccionar en tiempo real, al
igual que la red actual. Para el proyecto de FINSENY, los investigadores eligieron la red eléctrica
de Irlanda, que se considera un reto especial, ya
Nueva Infraestructura de Comunicaciones
Aplicaciones inteligentes de energía para la estabilización
de las redes, medidores inteligentes
y ciudades inteligentes
Servicios
generales
del Internet
del futuro
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de la Red
Inteligente
Elementos de
la Red Inteligente
Autos Eléctricos
daciones de FINSENY varían según el país y la arquitectura de la red.
Desde marzo del 2013, los ingenieros han
estado aplicando los resultados del proyecto a
las situaciones concretas, dice Guido Helbich,
jefe de Smart Communication en la División
Smart Grid, dentro del Sector Infrastructure and
Cities, de Siemens. Junto con su equipo, Helbich
ha transferido los resultados del estudio en un
gráfico. Lo que el gráfico muestra es que la transición hacia un porcentaje en constante crecimiento de las energías renovables, está dando
lugar a una convergencia sin precedentes de los
campos de la ingeniería eléctrica y de comunicaciones de Siemens. "Por primera vez, la Internet de las cosas y la Internet de los servicios están asumiendo formas tangibles", dice Eger. Pero
no todos los paneles solares necesitan una autopista de la información por separado, sólo para
enviar unos pocos bytes a una empresa de servicios públicos. Aquí, por ejemplo, basta con utilizar las conexiones de banda angosta establecidos con la línea de alimentación, (ver Pictures of
the Future, Otoño 2012, p. 98).
sideración. Retardos tolerables de la señal en una
red celular fluctúan entre unos pocos cientos de
milisegundos y un segundo completo. Si los datos de la red de energía llegan a su destino demasiado tarde, el resultado puede poner en
riesgo la fuente de alimentación.
Autopista de Información para la Red Eléctrica. Como regla general, cuanto más potente
y crítico en seguridad sea un componente, más
rápidos y más fiables deben ser sus conexiones
de datos. Por lo tanto, el proveedor de comunicaciones debe garantizar la disponibilidad de la
línea y los tiempos máximos de demora permisibles. En vista de esto, el estudio sugiere redes
independientes de comunicación: líneas separadas o contratos especiales que garanticen el suficiente ancho de banda y la calidad de la red.
Esto es más caro, pero es necesario. Debido al
gran número de componentes en la red, también se espera que se use el IPv6, recientemente
introducido, ya que sólo esta versión puede
ofrecer un suministro adecuado de direcciones.
En Asia, el uso del antiguo protocolo de Internet
que la energía eólica que la alimenta es considerable, con relación al tamaño de la red.
"Por primera vez, usando nuestro simulador
de red eléctrica, hemos sido capaces de desarrollar umbrales técnicos para la calidad de las redes
de comunicación", dice el profesor Monti Antonello de la Universidad RWTH de Aachen. En el
gráfico de la oficina de Helbich, estos resultados
se reflejan en la velocidad del flujo de datos en
bits y en milisegundos de latencia tolerable. Los
autores distinguen tres clases de servicio: "crítico
para la seguridad", "muy importante" y "normalmente importante".
La primera categoría comprende los mensajes relativos a la seguridad de personas y máquinas, y la segunda se centra en asegurar la
estabilidad de la red. La tercera trata de los
mensajes en los estados normales de funcionamiento. Este modelo representa todo, desde los
medidores inteligentes hasta los transformadores. El objetivo es siempre el mismo: reaccionar
con la suficiente rapidez para que la red se
mantenga estable y segura, a pesar de las fluctuaciones de carga.
23
Reajuste en medio segundo. Una de las
principales conclusiones de la simulación es
que las cantidades relativas de las formas convencionales y volátiles de energía, influyen significativamente en el resultado. "Cuanto más
alto sea el porcentaje de energías renovables
en la red, mayores serán las exigencias a las redes de comunicación", explica Monti. En el pasado, las toneladas de masa en rotación en las
plantas de energía convencionales, puenteaban fluctuaciones repentinas en la red. Sin embargo, el número de estas plantas de energía
está disminuyendo. "Hoy en día se necesita mucho más reajuste, y siempre se tiene que hacer
de acuerdo a la demanda y a la oferta actual.
Estamos hablando de tiempos de latencia de
medio segundo ", dijo Monti. De lo contrario, la
fluctuación de la frecuencia de la red sería demasiado extrema.
La UE está poniendo a prueba las conclusiones de FINSENY en proyectos piloto, y Siemens
está participando en muchos de ellos. "Lo que
falta no es conocimiento técnico, sino la voluntad política de aplicar también estas ideas en un
gran mercado", dice Eger. Un requisito previo
para esto sería tener estándares Europeos claros
y definidos, para garantizar la interoperabilidad
de los innumerables componentes y asegurarse
de que la red de comunicación definida en FINSENY se pueda construir rápidamente.
Esto despejaría el camino para los mercados
locales, en los cuales los módulos de software
autónomos, los "agentes de software," armonizarían la oferta y la demanda. Además, los proveedores de demanda-respuesta, suministrarían
una carga que pudiera ser desactivada de manera que, por ejemplo, los “devoradores” de
energía podrían ser cerrados temporalmente, sin
repercusiones nocivas (ver Pictures of the Future,
Primavera 2012, p. 46).
Y según creen los expertos, eso es sólo el comienzo, si se tienen en cuenta los breves ciclos de
innovación en tecnologías de la comunicación.
"Vamos a lograr nuestros objetivos de política
energética para 2020, 2030 y 2050 sólo si utilizamos constantemente las mejores tecnologías",
dice Eger. "El ritmo de desarrollo es muy rápido."
Además de apagar su equipo por unas horas
cuando sea necesario, la ficticia Acme Refrigerated Warehouses Ltd. también podría utilizar las
enormes pilas recargables de sus gruas y sus vehículos eléctricos recién adquiridos. Estos medios de almacenamiento eléctrico podrían servir
como amortiguadores locales para ayudar a
mantener estable la frecuencia de la red. En una
situación gana-gana, el proveedor de energía
también podría pagar por esta ayuda al consumidor y acreditar en la cuenta de la empresa una
cantidad considerable de dinero.
Bernd Schöne
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Sistemas Integrados | Optimización de Energía
La Promesa de las
Redes Inteligentes
Los investigadores de Siemens en Erlangen están desarrollando las redes inteligentes del futuro. Estas no sólo conectarán todos los tipos de consumidores y proveedores de energía,
sino que también integrarán los componentes del sistema de
energía de un edificio. La idea es combinar todos los sistemas
de energía, de tal manera que puedan suministrar electricidad, calor, enfriamiento, y agua potable, tan eficientemente
como sea posible.
El equipo de redes inteligentes de Siemens, dirigido por el Dr. Rolf Hellinger
(izquierda) y Sebastian Nielebock (arriba a la derecha) puede construir casi
cualquier tipo de red inteligente.
El Ingeniero de Desarrollo de Siemens Sebastian Nielebock está mirando una larga lista
de cálculos en su computador portátil. "Estos
son los parámetros para un inversor fotovoltaico", dice. "Los estamos optimizando para garantizar que nuestra pequeña red se mantenga
estable y funcione de manera óptima, en todo
tipo de escenarios de carga."
La pequeña red se compone de una batería
del tamaño de un gabinete de pared y de cajas
de control, con convertidores que conectan
componentes a la red. Los componentes incluyen dispositivos de almacenamiento de energía,
unidades fotovoltaicas y de energía eólica. En
otras palabras, representa una típica configuración para el suministro de energía a centros comerciales, hospitales y hoteles - incluso si no hay
conexión a la red. Dependiendo de la cantidad
de luz solar disponible, la batería tiene que almacenar temporalmente la energía excedente
o alimentarla a la red eléctrica aislada, cuando
sea necesario. Si la demanda aumenta considerablemente, un generador diésel entra en acción. El sol no está brillando en el momento, y
el generador diésel no está trabajando - sin em-
teligentes serán la norma dentro de unos años.
Esto se debe a que las redes toman más y más
energía a partir de fuentes fluctuantes, y se necesitarán sistemas de control inteligente para
asegurar que los diferentes proveedores de
energía interactúen perfectamente. Si no lo hacen, podrían producirse apagones y causar daños importantes.
Y eso es justamente lo que Nielebock quiere
evitar. Ahora mismo está simulando una intensa
luz solar, lo que hace que el inversor de la unidad
fotovoltaica produzca una gran cantidad de electricidad. "Si esto conduce a exceso de energía en
la red eléctrica, el resultado será un aumento en
la tensión y en la frecuencia", explica Nielebock.
"Estoy ajustando los parámetros del convertidor de manera que asegure que contribuirá a
la estabilidad de la red, en lugar de simplemente
alimentar a ciegas su máximo rendimiento." Sin
embargo, si se produce un apagón, los proveedores distribuidos, tales como las baterías y los
módulos fotovoltaicos, deben poder levantar la
red y ponerla de nuevo en funcionamiento.
Eso no es tan fácil como parece, porque el llamado "arranque negro" requiere que todos los
El objetivo es combinar diversas fuentes de energía
de tal manera que la electricidad, la calefacción, la
refrigeración, y el agua potable se puedan ofrecer de
una forma verde y eficiente.
bargo, la red está en funcionamiento. Eso es
porque la red no está en una gran ciudad, sino
en Siemens, en el Centro de Desarrollo Descentralizado de Poli Generación, en Erlangen, Alemania. Aquí es donde los investigadores de Siemens Corporate Technology (CT) ponen a
prueba las redes inteligentes del futuro, bajo
condiciones de laboratorio. Los expertos del laboratorio pueden crear virtualmente cualquier
tipo de red inteligente en su sala de 170 metros
cuadrados. Además de los armarios de baterías,
una unidad de cogeneración, un generador de
emergencia, un transformador variable de red
local, varias cargas eléctricas, y docenas de inversores, el lugar alberga también dos unidades
de refrigeración y un sistema de purificación de
agua potable. Debido a que los escenarios son
diferentes, los 20 empleados del laboratorio incluyen expertos en termodinamia y en automatización de procesos, que trabajan junto a los ingenieros eléctricos y científicos informáticos.
El alcance de los equipos del laboratorio permite al equipo reproducir una gran variedad de
redes inteligentes a pequeña escala. Lo importante es que las proporciones de las fuentes de
energías fluctuantes y convencionales correspondan a los modelos originales. Estas redes in-
componentes se sincronicen de tal forma que
funcionen en fase para subir la tensión de la red
a un valor predefinido. La alimentación de energía debe ser suministrada a las cargas en partes
iguales por diferentes fuentes. "Si los controladores internos se establecen correctamente, los
variadores pueden sincronizarse utilizando datos
de tensión y de frecuencia y, por lo tanto, garantizar la estabilidad de las operaciones", explica
Nielebock. Al igual que un director de orquesta,
los inversores sincronizan y establecen el orden
en una red inteligente.
Estudios como estos ofrecen una vista previa
de los retos que los operadores de una red enfrentarán cuando la transición a fuentes renovables y descentralizadas de energía suceda.
(Véase pág. 6). Los proveedores de energía tendrán que vincular innumerables plantas de
energía solar, turbinas de viento, y reactores de
biomasa con las centrales eléctricas convencionales y dispositivos de almacenamiento de
energía, para crear una red estable. Para determinar cómo este sistema podría funcionar en la
práctica, Siemens estudió una red local -desde
el año 2011 hasta el otoño de 2013- que sirve a
la aldea de Wildpoldsried (población: 2.500) en
la región de Allgäu, en el sur de Alemania; (ver
25
Pictures of the Future, Primavera 2012, p. 46).
Casi todas las casas del pueblo tienen paneles
solares en su techo, y la producción de energía
resultante se complementa con varias plantas
de cogeneración, alimentadas con los reactores
de biomasa. El sistema de energía del pueblo
se completa con cinco turbinas eólicas. Con
todo esto, Wildpoldsried está produciendo cinco
veces más energía de la que consume.
Aunque suena bastante bien, equivale a un
problema para el operador de la red local, AÜW,
ya que el excedente de energía hace que sus líneas de energía sean inestables. Por lo tanto,
AÜW se asoció con Siemens, RWTH Aachen University y la Universidad de Kempten para lanzar
IRENE (Integración de la Energía Regenerativa y
Movilidad Eléctrica), un proyecto diseñado para
probar las redes inteligentes a gran escala. Unos
200 equipos de medición han estado proporcionando una visión general del funcionamiento
de la red desde el comienzo del proyecto, y un
transformador de red local variable, una unidad
de almacenamiento de batería, e inversores solares de control remoto, aseguran la estabilidad.
La pieza central del sistema es SOEASY – Siemens’ Self-Organizing Energy Automation
System. SOEASY equilibra la oferta y la demanda. Cada consumidor está representado por
paso es la integración de los componentes del
sistema de los edificios, tales como las máquinas de compresión de refrigeración, utilizadas
en unidades de aire acondicionado." Esto aumentará la flexibilidad de la red inteligente, ya
que los edificios controlados inteligentemente
pueden absorber el excedente de energía
cuando la demanda es baja.
Agua a partir del calor. El objetivo a largo
plazo de los investigadores de Siemens es la
combinación de diversas fuentes de energía,
como el petróleo, el gas, la energía eólica, solar,
la biomasa y el calor residual; de una forma que
asegure la producción de electricidad, calor, refrigeración y agua potable, de la manera más
eficiente posible y respetando el medio ambiente. También quieren integrar estas fuentes
en un sistema de energía multimodal (ver recuadro). "En la mayoría de los casos, sólo se han
examinado los aspectos individuales de tales sistemas, hasta ahora - por ejemplo, la alimentación de energía desde fuentes renovables", dice
el Dr. Jochen Schäfer, quien lidera el grupo de
investigación sobre Sistemas Distribuidos de
Energía y Conversión del Calor. "Por el contrario,
nosotros estamos trabajando con las redes, las
cuales constan de muchos componentes. Tam-
El calor residual impulsa un proceso de evaporación y condensación que produce agua potable.
un Agente Personal de Energía (PEA). El software
del sistema sabe, por ejemplo, el precio mínimo
que el dueño de una planta de energía solar está
dispuesto a aceptar por la electricidad. Entonces,
el programa presenta la cifra a un Balance Maestro, que representa el operador de la red y decide
si acepta o no la cifra del PEA.
Antes de la prueba en la región de Allgäu, los
investigadores del Centro de Desarrollo en Erlangen construyeron su propia red para estudiar
la interacción entre la batería, las unidades fotovoltaicas, y el transformador de la red local variable. Los investigadores ahora están analizando redes inteligentes más complejas. "En la
primera etapa, hemos vinculado sólo a los consumidores de electricidad y a los productores",
dice el Prof. Rolf Hellinger, Jefe de tecnología en
el área de Conversión de Energía, a la que pertenece el Centro de Desarrollo. "El siguiente
26
bién miramos la forma en que estos componentes interactúan entre sí y el efecto que tienen sobre la estabilidad general. En otras palabras, estamos interesados en la integración de sistemas
y una interacción óptima entre todos los componentes del sistema”.
Los investigadores están especialmente interesados, por ejemplo, en explotar el calor residual de las máquinas y otros equipos industriales
(ver Pictures of the Future, Primavera 2012, p.
104). Hoy en día, el calor residual en rangos de
baja temperatura, en particular, rara vez se utiliza
de una manera económicamente viable. Sin
embargo, este calor contiene energía valiosa
que se puede utilizar para convertir aguas residuales en agua potable, por ejemplo. Con esto
en mente, los investigadores de Siemens en Erlangen han desarrollado el sistema EvaCon (Evaporación y Condensación), que utiliza el calor re-
sidual en el rango de temperatura de 70 a 120
grados Celsius para evaporar aguas residuales.
El vapor resultante se canaliza en un condensador, donde se precipita en un proceso que produce agua pura y algo de aguas residuales concentradas. Estas aguas residuales se eliminan.
El prototipo EvaCon en el Centro de Desarrollo es de 5,5 metros de altura. Las aguas residuales fluyen desde la parte superior derecha a
través de tuberías aisladas. A continuación,
pasa a través de varios intercambiadores de calor, donde se utiliza el calor residual para elevar
la temperatura del agua. Luego, las aguas residuales se filtran a través de un evaporador y se
evaporan. Un ventilador genera una corriente
de aire que envía el agua evaporada hacia
arriba. El vapor se condensa de nuevo en el lado
derecho, donde se encuentra el condensador.
Esto puede sonar simple, pero los detalles son
complicados. "Queremos utilizar la mínima
cantidad de energía eléctrica posible para
transportar la mayor cantidad de vapor ", dice
el Dr. Manfred Baldauf, jefe del grupo de investigación de Tecnologías del Medio Ambiente.
"Para ello, es necesario regular con precisión la
distribución de la temperatura y el caudal de
aire." El siguiente paso podría ser la construcción de una planta piloto para purificar 25 metros cúbicos de agua por hora. Eso sería suficiente para tratar las aguas residuales de los
procesos de embotellado en la industria de bebidas. Sin embargo, EvaCon también se puede
utilizar para purificar las aguas residuales generadas por los procesos de cervecería y en las
operaciones de perforación de petróleo. En algunos casos, sin embargo, no hay manera rentable de explotar el calor residual de baja temperatura. Con esto en mente, los investigadores
han construido una bomba de calor que puede
elevar las temperaturas a un máximo de 140
grados centígrados - en comparación con el límite anterior de 90 grados. "Los mecanismos
de la bomba de calor son básicamente los mismos, pero utilizan un fluido especial para el ciclo de calor", explica Schäfer. "Este líquido se
puede utilizar a temperaturas más altas, y también es compatible con el medio ambiente y es
completamente seguro." La nueva bomba de
calor, permitirá por ejemplo, aumentar la temperatura de los residuos de calor o el calor industrial a partir de fuentes geotérmicas de entre 70 y 90 a 130 º C - la norma en los sistemas
de calefacción. Este calor podría ser utilizado en
los edificios. En combinación con EvaCon y
otros equipos en el Centro de Desarrollo, las
nuevas bombas de calor ayudarán a los investigadores a estar más cerca de realizar su
sueño: asegurarse de que ninguna fuente de
energía sea desperdiciada.
Christian Buck
Sistemas Integrados | Sistemas de Energía Multimodal
Los Elementos de un Ecosistema de Energía Avanzado
Infraestructura
Inteligente
Recopilación
de Calor
Tratamiento
de Aguas
Fábricas
y Edificios
Inteligentes
Bomba de calor
Refrigerante /
Almacenamiento
Agentes de Energía
inteligentes
Entrada
Medidores
Inteligentes
Red
Inteligente
Electricidad
Agua
Calefacción
Flujo de Datos
Flujo de Energía
Hacia una Gestión Energética Integral
Fuente: Siemens
Gas
manda. Estas unidades de almacenamiento de frío y de calor son a menudo menos costosas de producir que los dispositivos de almacenamiento de energía.
La generación de energía solía ser un asunto sencillo. Las centrales de ener-
Otro ejemplo es el de la desalinización del agua de mar en Singapur (ver Pictures
gía producían electricidad y los hogares y la industria la consumían. El calor se ge-
of the Future, Primavera 2011, p. 30). Las plantas de desalinización necesitan
neraba con petróleo y gas, y los equipos de aire acondicionado enfriaban las habi-
bombas eléctricas. Para garantizar un suministro continuo de agua potable, inclu-
taciones. Los proveedores de energía compensaban las fluctuaciones en la de-
so a la máxima demanda, o a pesar de los cuellos de botella de la energía, un dis-
manda iniciando las plantas de gas o las centrales eléctricas de almacenamiento
positivo de almacenamiento de electricidad puede ser usado para mantener las
por bombeo; lo que significa que nunca hubo realmente ninguna fluctuación in-
plantas en funcionamiento en todo momento, o una cierta cantidad de agua po-
deseable en la producción de electricidad, como tal. Pero las cosas se complicaron
table se puede almacenar como reserva. Esta última opción es menos costosa,
cuando los países comenzaron a utilizar la energía de fuentes renovables. Por
porque es más fácil de almacenar agua que energía.
ejemplo, hace 15 años Alemania tenía varios cientos de plantas de energía media-
La industria química necesita grandes cantidades de electricidad, gas, calefacción
nas y grandes, pero hoy cuenta con 1.5 millones de productores de energía en for-
y refrigeración. La electricidad es también un factor de costo importante para la in-
ma de paneles solares en los techos, turbinas eólicas y plantas de energía de bio-
dustria. Aquí, una disociación de la producción de energía y la demanda, a través
masa. Más y más hogares, edificios y plantas industriales se están convirtiendo en
de la conversión de energía en calor, refrigeración, hidrógeno u otros recursos que
"prosumidores" - es decir, los consumidores que también producen energía. La
se necesitan de todos modos y se pueden almacenar, podrían reducir la gravedad
energía procedente de fuentes renovables, por lo general, no se produce cuando y
de los picos de demanda, y al mismo tiempo reducir los costos operativos.
donde se necesita. Por ejemplo, las turbinas eólicas en el Mar del Norte tienen que
Es por esto que los expertos en eficiencia energética de Siemens en Corporate
apagarse, incluso cuando hay viento, porque la demanda es muy baja. En otras
Technology(CT), tienen una visión integrada de los sistemas de energía, con el fin
palabras, su energía potencial se desperdicia. Para evitar esto, la electricidad tiene
de optimizar la combinación de la conversión, el almacenamiento y las soluciones
que ser almacenada o transportada a donde más se necesita, en un momento
de transporte. Ellos estudian las formas de vincular diversos componentes como
dado. Aquí es donde los sistemas de energía multimodales entran en juego, ya
bombas de calor, plantas de energía, unidades de electrolisis, plantas de trata-
que son capaces de combinar diferentes formas de energía en un solo sistema. En
miento de agua, unidades de refrigeración, equipos de calentamiento por resis-
lugar de alimentar la red, la electricidad puede ser convertida en energía térmica -
tencia, y una gama de dispositivos de almacenamiento asociados, en sistemas
en forma de calor o refrigeración - o en energía química en forma de hidrógeno o
energéticos multimodales. Su objetivo no es simplemente optimizar cada sistema
metano. La energía en estas formas también puede ser transportada, almacenada
de energía en sí mismo, sino utilizar soluciones de trasformación de energía flexi-
y utilizada, lo que reduce los costos y hace a los sistemas de energía más flexibles.
bles y usar diferentes sistemas en red, con el fin de reducir costos y mejorar la efi-
Esta visión integral de la energía abre muchas oportunidades. Por ejemplo, la
ciencia de los sistemas de energía (ver págs 22, 24).
energía eólica puede ser fácilmente transportada y almacenada si se convierte en
Con este fin, los investigadores de CT están trabajando para determinar cuáles
hidrógeno o metano. El uso de las redes de gas existentes y las instalaciones de al-
sistemas de conversión, almacenamiento y transporte tienen sentido desde un
macenamiento también reducen los costos de inversión. La energía puede utilizar-
punto de vista técnico. Los investigadores también estudian los posibles modelos
se para calentar agua y enviarla a través de un sistema de calefacción, al distrito.
de negocio para Siemens. El mayor obstáculo para la puesta en práctica hasta el
En las regiones cálidas, lo contrario tendría sentido - el uso de esta energía para
momento ha sido la falta de sistemas de control inteligente. Los investigadores
alimentar una central de agua fría o el almacenamiento de hielo. El aire frío po-
están considerando, por lo tanto, equipar una unidad de refrigeración por com-
dría entonces ser canalizado hacia los edificios, reduciendo así el uso de aires
presión con un controlador inteligente que conecte la máquina a la red y un dis-
acondicionados, cuyo poder puede forzarse demasiado en las horas pico de de-
positivo de almacenamiento en frío.
Fenna Bleyl
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Sistemas Integrados | Calefacción por Viento
Sistemas de calefacción de suelo radiante pueden almacenar la energía excedente, generada
por el viento o paneles solares, de día o de noche.
La Energía Eólica Toma la Palabra
¿Cómo se puede utilizar el excedente de electricidad a partir de los sistemas de energía eólica y solar? Siemens y RWE han salido con una solución: los sistemas de calefacción por viento. La idea es
hacer que el modelo de carga, normalmente rígido, de acumuladores nocturnos residenciales sea
más flexible para que pueda absorber el exceso de eco-electricidad. Dos proyectos piloto en Alemania demuestran que el sistema funciona en la práctica.
"Los destellos de lucidez pueden iluminar el
mundo, pero no pueden calentar un horno",
dijo el poeta lírico alemán Christian Friedrich
Hebbel en 1842. Pero lo que él no podía saber
era que los destellos de conocimiento, 170
años más tarde, permitirían calentar hornos
con el excedente de electricidad, a partir de los
sistemas de energía eólica y solar. Para ser más
precisos, tales "hornos" consisten en los calentadores de almacenamiento nocturno.
Los calentadores de almacenamiento fueron
desarrollados en la década de 1950 como una
alternativa a los hornos de carbón y petróleo.
Funcionan de acuerdo con un principio muy
simple: convertir la electricidad en calor. A pesar
de que se utilizaron originalmente sólo para calentar el agua, las versiones más modernas almacenan calor en un núcleo aislado de magnesita. Para ahorrar costos, el calentador consume
electricidad durante los períodos de carga baja,
que principalmente son en la noche. "En promedio, un calentador carga en aproximadamente
ocho horas por la noche y durante alrededor de
dos horas en el día", explica Jörg Rummeni, gerente del proyecto Calefacción por Viento, creado por el proveedor de energía RWE. Los elementos de calentamiento están dentro de un
núcleo de magnesita, en el cual la electricidad
se convierte en calor y se almacena. Las temperaturas allí pueden subir hasta 600 grados Celsius. La calefacción por acumulación libera la
energía nuevamente durante el día. La temperatura en la superficie del calentador se eleva
tan alto como 40 grados Celsius. Un ventilador
28
incorporado sopla continuamente el calor desde
su núcleo, según sea necesario.
Por mucho tiempo, los acumuladores de calor no tuvieron muy buena reputación. Algunas
personas erróneamente consideraban que eran
voraces en consumir energía. Esto se debe a que
estos calentadores son a veces muy grandes,
tienen ajustes incorrectos o están obsoletos. En
tales casos, no es de extrañar que consuman
una gran cantidad de energía, cuando además
se utilizan en casas mal aisladas. Sin embargo,
sistemas de última tecnología pueden traer todas las ventajas del calentador si se adaptan
bien a los edificios en los que están instalados.
Estos equipos son de bajo costo, fáciles de instalar, y requieren muy poco mantenimiento.
Modelo de carga flexible. Durante los últimos dos años y medio, Siemens y RWE han investigado cómo la capacidad de almacenamiento de este tipo de calentadores puede
utilizarse para la energía procedente de fuentes
de energía renovables. Su objetivo es equipar
estos calentadores con tecnología de control inteligente y usarlos como unidades de almacenamiento de energía, para esas cantidades fluctuantes generadas por la energía eólica y los
sistemas fotovoltaicos.
Rummeni está convencido de que este concepto dará sus frutos. Alrededor de 1,4 millones
de hogares alemanes utilizan actualmente acumuladores de calor o calefacción, cada uno de
los cuales tiene una carga instalada de 10 kilovatios, en promedio.
"Los calentadores son unidades de almacenamiento potenciales, con un rating total de 14
gigavatios (GW) y una capacidad de almacenamiento anual de 14.000 gigavatios-hora (GWh)
– lo que los hace relevantes para toda la industria de la energía", dice Rummeni.
En comparación, las centrales de almacenamiento por bombeo en Alemania tienen una
capacidad de almacenamiento de 40 GWh y
siete GW de salida.
En vista de esto, las dos compañías iniciaron
el Proyecto Calefacción por Viento RWE, en
marzo de 2011. Junto con tekmar Regelsysteme
GmbH, decidieron llevar a cabo una prueba en
el barrio Essen Stoppenberg, una zona residencial de 20 años de edad. El área de prueba
consta de 50 unidades idénticas, de una, dos y
tres habitaciones, pobladas por los clientes de
RWE. Los socios del proyecto eligieron intencionalmente un barrio homogéneo, donde todas
las casas fueron equipadas con sistemas de calefacción por suelo radiante, en lugar de los hornos tradicionales o unidades de almacenamiento en bloque. Inicialmente, sólo el modelo
de calefacción por suelo sería probado para determinar su capacidad de almacenamiento. Para
permitir que los calefactores de la zona consumieran electricidad exclusivamente a partir de
fuentes de energía renovables, las unidades tuvieron que ser modificadas para que pudieran
cargarse de forma flexible. "Al principio del proyecto, queríamos saber cómo el modelo de
carga estática podría ser más flexible", dice Rummeni. Para ello, tekmar reemplazó las viejas uni-
Sistemas Integrados | Calefacción por Viento
dades con nuevos dispositivos inteligentes, los
cuales utilizan una red inalámbrica para cambiar
e iniciar el proceso de carga. Estos controles aseguran que la electricidad puede ser almacenada
en cualquier momento del día, cada vez que el
viento sopla o el sol está brillando. Como resultado, el excedente de electricidad a partir de
fuentes renovables ya no se desperdicia.
Siemens suministra el software asociado.
Conocido como el Sistema de Gestión de la
Energía Descentralizada (DEMS), el software
fue desarrollado en 2002 (Pictures of the Future, Otoño 2012, p. 68). "Este predice y optimiza el uso de acumuladores de calor, y al
mismo tiempo tiene en cuenta las condiciones
del mercado de la energía ", explica Thomas
Werner, Product Manager de Virtual Power
Plants, en Siemens. La herramienta determina
la cantidad de electricidad procedente de fuentes renovables que se pueden almacenar y
cuándo. Lo hace mediante la incorporación de
información de pronósticos del tiempo, así
como de los precios actuales de la energia y de
las necesidades energéticas de cada hogar. Con
estos datos, DEMS regula la entrada de energía
eólica y solar en el espacio de almacenamiento
libre de los calefactores. Cada una de las 50 familias se regula individualmente. El proceso de
carga se interrumpe tan pronto como los acumuladores de calor se "llenan".
Gana-Gana. En el otoño de 2012, los habitantes
de las 50 familias de la prueba se mostraron satisfechos con los resultados. "Los nuevos acumuladores de calor lograron que las temperaturas
en los apartamentos fueran mucho más estables
que en el pasado", dice Rummeni. Anteriormente, las casas equipadas con acumuladores de
calor eran bastante calientes por las mañanas,
debido a que los calentadores habían almacenado el calor durante la noche. Sin embargo, las
temperaturas fueron bajas en las noches, debido
a que los calentadores no eran capaces de almacenar mucho calor durante el día. El modelo de
carga flexible, ha reducido sustancialmente esas
fluctuaciones de temperatura, dice Rummeni.
En el otoño de 2012, los buenos resultados
del proyecto animaron a Siemens y a RWE para
probar en otros 30 edificios en Meckenheim,
Alemania. A diferencia de Essen, el proyecto en
Meckenheim se centró en tecnología de hornos
tradicionales y en algunas unidades de almacenamiento en bloque. También participaron
unos 80 calentadores con una salida de almacenamiento virtual de un megavatio. Las pruebas iniciales han sido muy prometedoras. "Meckenheim demuestra que el sistema de
calefacción de viento también trabaja con otros
tipos de calentadores de almacenamiento en la
noche", dice Rummeni.
Los resultados indican que la idea funciona,
técnicamente. El siguiente paso es determinar
si el nuevo concepto de almacenamiento puede
reducir mesurablemente el consumo de energía. Rummeni piensa que una distribución de
temperatura más uniforme en los apartamentos
deberá hacer un calentamiento más eficiente
energéticamente, en comparación con una
fuente de calor fluctuante. "Pero el precio también debe ser aceptable para los clientes", Rummeni advierte. Una de las ventajas del nuevo
concepto es que sólo requiere que el controlador sea sustituido y no todo el sistema de calefacción. Sin embargo, también es claro que los
consumidores van a cambiarse a un sistema de
control flexible de calefacción, sólo si los costos
bajan. Pero las leyes tendrían que cambiar para
que eso suceda, dice Rummeni. Una posibilidad
sería ofrecer ventajas fiscales para alentar a los
consumidores a cambiar a los calentadores de
almacenamiento flexibles.
Los sistemas de calefacción de viento ofrecen muchas ventajas. Al igual que con los ca-
lentadores de almacenamiento, los clientes
consumen electricidad cuando está barata.
Además, las temperaturas son más confortables. Los acumuladores de calor utilizan la
energía excedente, la cual se ha generado de
manera respetuosa con el medio ambiente, lo
que reduce indirectamente las emisiones de
CO2. Además, el renovado equilibrio entre la
producción y el consumo de electricidad ayuda
a estabilizar la red y reduce la carga que debe
transportar. Estos beneficios crean una situación de gana-gana para los proveedores de
energía, los clientes y el medio ambiente.
Si el sistema de calefacción de viento de
RWE, demuestra ser rentable para consumidores privados, RWE planea ofrecer el concepto de
control inteligente a una base de clientes más
amplia. Pero primero el sistema de control
debe reducir el precio de la electricidad a menos de 20 centavos de euro por kilovatio-hora.
Si esto sucede, el viento y la energía solar servirán como destellos de lucidez para innumeUlrich Kreutzer
rables hornos.
Sistemas Descentralizados de Gestión de Energía:
Preparando el Escenario para las Centrales Eléctricas Virtuales
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DEMS
Pronóstico del Tiempo
(Decentralized Energy
Management System)
Efectividad
€
Mercado energético
Actual
Modelación
Predicción
Planificación
Optimización en tiempo real
Facturación
Gestión de contratación
Optimización
Operación de la red
Cargas y Producción de energía
Eólica/Solar
CHP / energía
de emergencia
diésel
Biomasa
Almacenamiento
Industria
Comercio
Energy Management 3.0
Siemens desarrolló un Sistema Descentralizado de Gestión de Energía (DEMS) hace más de diez años y
se ha actualizado y ampliado continuamente desde entonces. En octubre de 2013 Siemens lanzará DEMS
3.0 al mercado con una nueva y poderosa herramienta: DEMS Designer. La nueva herramienta hace aún
más sencillo para los usuarios crear y operar "centrales eléctricas virtuales." Para ello, el usuario deberá ingresar información sobre el pronóstico del tiempo, los mercados de la electricidad, las turbinas eólicas, los
paneles solares, los sistemas de almacenamiento y las energías negativas (cargas) en DEMS. Con estos datos, el software redactará una lista de energía que especifica qué centrales deben suministrar electricidad
a la red y cuándo. DEMS Designer amplía esta función con un mapa automático que muestra las necesidades energéticas actuales. Esta sencilla interfaz de usuario del sistema, reduce el tiempo de entrenamiento a nuevos clientes hasta en un 60 por ciento.
29
Sistemas Integrados | Controles Inteligentes
El adagio popular de no juzgar un libro por su
cubierta no puede ser más apropiado en la localidad del sur de Baviera, Chieming-Hart. El pueblo, con sus 4.715 habitantes, tiene una iglesia,
un bar, hileras de lindas casas, y un pequeño almacén con una rampa de carga y con oficinas,
situada en un antiguo edificio de un banco. Pero
esto no es ni un almacén, ni un banco, ni cualquier otra cosa que uno esperaría en este remanso de paz. Este lugar, con su no muy impresionante presencia, es una fábrica de robots.
Fuera del edificio, en una calle tranquila
donde los carros pasan raramente, Mathias
Hubrich, el fundador de la empresa de producción de robots Roboterwerk GmbH, está trabajando duro en su mac, una mañana de verano,
en un escritorio improvisado y sin ser molestado. El pueblo es el hogar de Hubrich y dos ingenieros de su compañía, Arno Klüglein y Manuel Wentenschuh, que están dentro del
Aprendiendo de los Robots
En un pueblo de Baviera, Mathias Hubrich está construyendo robots controlados a distancia, diseñados para realizar tareas demasiado peligrosas para los humanos. Los robots también se utilizan
como medios de enseñanza, ya que sus sistemas de control de Siemens los hacen ideales para el
aprendizaje en tecnologías de automatización.
edificio, atornillando y soldando componentes.
Muchas personas se están mudando de Múnich al campo ", dice Hubrich, que está encantado de que la zona no tenga escasez de trabajadores calificados.
Toma el iPhone y desliza su pulgar por la
pantalla. Un vehículo de seis ruedas de inmediato comienza a moverse. Se parece un poco
a un primitivo rover de Marte, pero carece de la
elaborada superestructura de la sonda espacial.
De hecho, fue el rover Sojourner, que aterrizó
en Marte en 1997, el que animó a Hubrich para
entrar en el negocio de la construcción de robots. El control de los robots es mucho más fácil
en la tierra, por supuesto. Se necesitan cerca de
siete minutos para recibir señales en el planeta
rojo, pero el pequeño vehículo delante de la
rampa de carga responde al instante a cada
movimiento del pulgar. El robot gira a la derecha y a la izquierda, va hacia adelante y hacia
atrás, y gira en su lugar. Conocido como el Forbot A4, ya que tiene las mismas dimensiones
que una hoja de papel de formato A4, realiza al
instante cada comando. El vehículo pequeño
puede incluso subir una colina y no tiene ningún inconveniente sobre la hierba alta.
30
Los primeros conceptos de robots de Hubrich, Robopark y Roboplay, se desarrollaron durante la moda de dot.com, cuando él era el CEO
de una empresa de Internet. Los dispositivos fueron dirigidos a los jugadores de videojuegos que
querían controlar robots reales a través de Internet. Hubrich también planeaba utilizar los robots
en los eventos de la compañía. Sin embargo, estos planes no se materializaron, ya que los principales potenciales inversionistas se negaron a
participar. En su lugar, los sistemas atrajeron la
atención de los militares alemanes, para los cuales la compañía RoboterWerk GmbH ha realizado
regularmente proyectos desde el 2004.
El Forbot A4 es el descendiente de estos primeros conceptos. Otros robots más grandes
están tomando forma en el taller. Uno de ellos
tiene una montura para la fijación de un cepillo
giratorio y una boquilla aspiradora. Está diseñado para eliminar el polvo y la grasa, ya que
viaja autónomamente a través de los conductos
de ventilación de una fábrica. Las fotos tomadas durante una prueba demuestran la eficacia
del sistema. El conducto de ventilación utilizado
para la prueba estaba polvoriento y con sedimentos, pero se veía como nuevo después.
En la sala de conferencias de Hubrich está
una carretilla de mano equipada con un motor
eléctrico en las ruedas y una palanca de mando
en el asa. "Utilizamos esta carretilla para limpiar
potreros", dice Hubrich. Para hacer funcionar
el sistema, los agricultores simplemente caminar al lado de la carretilla, la conducen y la cargan con el estiércol de caballo. "Reduce el
Sistemas Integrados | Controles Inteligentes
Mathias Hubrich utiliza software de
Siemens para equipar su Forbot A4 con
inteligencia artificial.
tiempo necesario para esta tarea en un tercio",
dice Hubrich.
Roboterwerk espera que el sector de la agricultura sea uno de sus futuros mercados. A pesar
de los frondosos prados, muchos agricultores locales prefieren dejar a sus vacas en los establos,
y ahorrar tareas en la agricultura. Es por eso que
los carritos auto-conducidos de Chieming también podrían hacer a las vacas más felices.
Cerebro Digital. El Desarrollador Arno Klüglein abre la tapa de un A4 Forbot. Bajo la antena WLAN que conecta el robot con su iPhone,
hay una sofosticada unidad de accionamiento,
dos paquetes de baterías recargables, y un conjunto de cables de colores. En medio de todo
esto hay una pequeña caja gris con el logo de
Siemens. La mayoría de los cables se unen en
esta caja, que es un controlador lógico programable (PLC) que sirve como cerebro al robot.
Este recoge señales de los sensores, tales como
las emitidas por un sensor de inducción, que
permiten que el robot siga una línea de aluminio en las fábricas, o un escáner láser que busca
obstáculos en los alrededores del dispositivo.
Los otros extremos de los cables están conectados al motor. Hay ocho cables de entrada y
diez cables de salida.
El PLC debe ser programado para mantener
el robot en la pista. Para ello, Manuel Wentenschuh inicia el Siemens TIA Portal (Totally Integrated Automation), un programa que permite
a los ingenieros definir el comportamiento del
sistema de control. El sistema no está diseñado para todas las personas, pero los ingenieros sólo necesitan unas pocas horas de entrenamiento antes de que puedan comenzar a
crear secuencias de comandos simples.
Siemens introdujo por primera vez TIA en
1996. En 2009 se le añadió un entorno de software conveniente, junto con el nuevo sistema
de control S7-1200, que también se encuentra
en el robot A4. La compañía fusionó tres módulos de software que antes estaban separados, bajo una interfaz de usuario uniforme,
que se presentó como Totally Integrated Automation Portal en 2010. Los módulos constan
de un sistema de configuración de control, una
característica de diseño de interfaz de usuario
que ahora puede ser operado por tacto y una
función de parámetros de accionamiento.
"El Portal TIA es algo como Microsoft Office", dice el Director de Marketing Carsten
Meier, de Industrial Automation de Siemens.
"A pesar de que programas como Word y Excel realizan distintas tareas, trabajan en conjunto y funcionan de la misma manera." Por
otra parte, el Portal TIA tiene una interfaz de
usuario única para todas las funciones, por
eso se llama portal. Era completamente novedoso en el momento en que nació, y sigue
siendo único.
"Ninguno de nuestros competidores ofrece
nada comparable", dice Meier. La introducción
del S7-1200 y S7-1500 se aseguró de que los
sistemas de control anteriores, la serie S7, siguieran siendo útiles. Siemens siempre ha salvaguardado las inversiones de sus clientes, por
eso el Portal TIA también permite a los usuarios
programar el hardware antiguo.
El último proyecto de Mathias Hubrich es
DRIEM2 (el acrónimo en alemán para "Completa confiabilidad para manipuladores móviles"). En cooperación con la Universidad Técnica de Munich y la Universidad Ingolstadt de
Ciencias Aplicadas, Roboter werk está desarrollando un robot semiautónomo para el Minis-
terio de Investigación Alemán. El robot se
puede utilizar para aplicaciones de seguridad,
tales como la medición de contaminantes.
Birgit Vogel-Heuser, profesor de Automatización y Sistemas de Información de la Universidad Técnica de Munich (TUM) tiene el predecesor del robot en su oficina. El dispositivo
cuenta con tecnología de la década de 1990 y
es difícil de manejar. "DRIEM2 es un gran progreso", dice ella. El robot original fue utilizado
como un buscaminas. Primero, fue este robot
lo que puso a Vogel-Heuser en contacto con
Hubrich, y a través de quien llegó a conocer los
robots grandes y los pequeños modelos A4 de
Chieming-Hart.
Robots en el aula. Hay dos Forbot A4s en la
sala de conferencias de Vogel-Heuser. Uno de
ellos todavía carece de una superestructura,
pero el otro está equipado con sensores y accionamientos que lo mantienen libre de choques contra obstáculos y de caerse de una
mesa. Sin embargo, el dispositivo puede hacer
esto sólo si su sistema de control está programado correctamente.
Esto lo harán los estudiantes, a partir del primer semestre de invierno de 2013-14. Durante
las prácticas, los alumnos tendrán que entrenar
a los robots para cumplir ciertas tareas, como
recorrer una línea ondulada. "Nuestros estudiantes aprenden a resolver problemas con la
tecnología industrial."
Los estudiantes también aprenden a programar sistemas de control de Siemens, el líder del
mercado. Estos sistemas se utilizan no sólo en
los robots de formación de TUM, sino también
en más del 80 % de las máquinas con las que los
estudiantes trabajarán después de graduarse.
Los sistemas se utilizan, incluso en las máquinas
expendedoras de bebidas. Los estudiantes usan
el Portal TIA desde el comienzo, ya que ha sustituido a las herramientas de programación más
antiguas en la mayoría de las empresas.
La mayoría de los estudiantes no tienen problemas con la utilización del Portal, dice Jens
Folmer, un candidato a doctorado en el departamento de Vogel-Heuser. Él ofrece un curso
sobre el uso de robots A4. Una de las dificultades, dice, es que los controles programables
funcionan según el principio de que los sistemas de tiempo real utilizan ciclos de reloj, mientras que los sensores se programan con intervalos definidos. Mucha gente no está
acostumbrada a esto, ya que contradice el enfoque de programación de procedimiento utilizado por muchos programas de computador.
"Sin embargo, nuestros estudiantes se adaptan
rápidamente. Los robots les permiten aprender
de una manera lúdica, "dice él.
Bernd Müller
31
Sistemas Integrados | Planificación de Obras
Con el fin de ahorrar tiempo y dinero, y al mismo
tiempo mejorar la precisión, Siemens está creando
una planta de desalinización en el mundo virtual.
Construyendo en el Espacio Virtual
Muchas zonas propensas a la sequía dependen de la desalinización del agua de mar para el suministro
de agua. Uno de estos lugares es Mallorca, donde una planta, equipada con tecnología Siemens servirá como modelo. Los ingenieros de Siemens desarrollaron la planta en el mundo virtual para probar
sus innovadoras técnicas de ingeniería.
El agua es un recurso muy valioso en casi toda
la Península Ibérica. Y, debido a que España sufre de sequías extremas con alarmante regularidad, el agua es especialmente valiosa si se
puede beber. Depósitos vacíos, agua potable racionada y campos marchitos son ahora una característica común de la vida en España. Por
otro lado, la escasez de agua dulce también ha
otorgado experiencia a los españoles en la desalinización del agua de mar, ya que el país tiene
demasiada agua salada a lo largo de sus costas.
"Hace varios años, el gobierno español puso
en marcha un programa especial de desarrollo,
con el fin de compensar la escasez de agua
dulce," dice el Dr. Andreas Pirsing, de Siemens
Industry. "Como parte de este programa, alrededor de 30 nuevas plantas desalinizadoras se
construyeron a lo largo de la costa mediterránea. Cuando se adjudicaron los contratos, el
gobierno favoreció a las empresas locales para
que acumularan un alto nivel de experiencia local. Esta experiencia ya se está exportando con
éxito al resto del mundo”.
Los expertos esperan que la crisis del agua
dulce empeore- con importantes consecuencias para el mercado de la desalinización. Considerando que el mercado tenía un volumen de
$ 18.4 billones en 2012, Empresas y Mercados
32
predicen que crecerá a más de $ 50 billones
para el 2020.
Siemens está presente en este mercado en
todo el mundo. Los ingenieros de Siemens han
ganado un concurso de Desafío en Singapur, organizado por el Estado para tecnologías de ahorro de energía en desalinización (ver Pictures of
the Future, Primavera 2011, p. 30). "Siemens
también participó en el programa de desarrollo
del gobierno español", dice Pirsing. "Nuestro
sector Industry, equipó varias plantas con tecnología de automatización. Una de estas plantas se encuentra en Alcudia, en la isla de Mallorca”. Como un lugar turístico muy popular,
Mallorca es especialmente dependiente de agua
de mar desalinizada, porque la isla sólo tiene un
delgado acuífero de agua dulce, que "flota" sobre el agua subterránea salobre. Este acuífero
es incapaz de suministrar cantidades suficientes
de agua potable a las masas de turistas.
La planta en Alcudia produce agua dulce por
medio de ósmosis inversa. En este proceso, el
agua de mar es forzada a través de membranas
semipermeables que permiten que sólo las moléculas de agua pasen y dejan fuera la sal. Utilizando este proceso, la planta puede producir
hasta 14.000 metros cúbicos de agua dulce por
día. Aunque la planta desalinizadora de Alcudia
es sólo una de muchas en la región mediterránea, se ha convertido en foco de investigación
en ingeniería. "Se está utilizando como caso de
estudio para un nuevo enfoque metodológico
que podría revolucionar por completo el
mundo de la ingeniería", dice Pirsing.
Junto con empresas como Airbus, Bosch y
Daimler, así como varias universidades e institutos Fraunhofer, Siemens está involucrada
en el Proyecto SPES_XT (Software Platform
Embedded Systems XT), que recibe financiación del Ministerio de Educación e Investigación de Alemania. El objetivo del proyecto es
integrar a la perfección los métodos y las herramientas del modelado del software, con
técnicas de análisis para el desarrollo de software embebido.
Sistemas Integrados | Planificación de Obras
Estudio de caso. El objetivo de Siemens es perfeccionar un método para planificación de plantas de desalinización, que permita a los modelos
virtuales coordinados de los componentes individuales de la planta, editarse en una plataforma
tecnológica común, con un conjunto uniforme
de herramientas de software.
"Estamos empleando este método para la
planta de Alcudia", explica Pirsing. "Esto significa que estamos utilizando una especie de
nuevo enfoque de ingeniería para crear una simulación de toda la planta y llevar a cabo pruebas para determinar la cantidad de tiempo y dinero que este método puede ahorrar. Alcudia
es especialmente adecuada para usarla como
un estudio de caso, debido a nuestra buena relación con el cliente, lo que asegura que tenemos todos los datos relevantes en cuanto a los
sistemas de automatización de Siemens de la
planta, y también los datos de planificación de
otros partners.
"Cuando tenemos todos los datos, como
en este caso, podemos planear una planta entera en un computador, sin problema," explica
el Dr. Ulrich Löwen de Siemens Corporate
Technology (CT), responsable de la base científica del estudio de caso. "Una gran cantidad
de planificación, ya se está realizando en el
Los participantes del proyecto son ingenieros de procesos para el manejo de los procesos
físicos y químicos, proveedores de sistemas
para la instalación de bombas de alta presión y
los módulos de membranas, planificadores de
tubería e ingenieros eléctricos para la tecnología de automatización y la fuente de energía.
"Por el momento, cada participante usa sus
propias herramientas para esta tarea. Los ejemplos incluyen el uso de herramientas CAD para
el diseño de procesos y la construcción de tuberías y de MS Excel para las listas de unidades
e instrumentos. Estas herramientas representan el sistema de formas completamente diferentes, incluyendo diagramas de flujo de procesos, modelos 2D o 3D, esquemas, y mucho
más ", explica Löwen.
Incompatibilidades entre herramientas dan
lugar a una gran cantidad de pérdida de tiempo
y dinero. Ya que los datos de planificación son
procesados por muchas personas diferentes,
formateados varias veces, incluidos en nuevas
herramientas, y traducidos a varios "idiomas."
En el proceso, la información se pierde en las interfaces entre las herramientas, y los datos de
planificación son en ocasiones malinterpretados
por los usuarios. "También se corre el riesgo de
quebrantar continuamente la coherencia de los
mientas deben hablar un "lenguaje común" basado en una plataforma de TI centralizada. "Siemens es la única empresa que puede proporcionar una vía de planificación integrada de las
plantas de este tipo - un camino que conecta
todas las diferentes herramientas de ingeniería
que se han desarrollado de forma independiente", dice Pirsing. "En otras palabras, Siemens es la única empresa que tiene todas las
piezas del rompecabezas para armar el panorama completo - como el sistema de gestión de
ingeniería del ciclo de vida y de fábricas, conocida como COMOS y el sistema de control
SIMATIC PCS 7. Por eso somos la única compañía que puede ofrecer un método de este tipo
de ingeniería en el mercado”.
mundo virtual. Esto se conoce como "integración de sistemas basados en modelos", lo que
significa que se han previsto muchos componentes de la planta, ensamblados y probados
en representaciones virtuales en computadores - o modelos - de la realidad, antes de que
se instalen en el mundo real. En el estudio de
caso de Alcudia, ya hemos simulado el proceso de bombeo de agua de mar en pozos individuales, así como partes del proceso de ósmosis inversa.” Según Löwen, las
simulaciones han revelado un gran potencial
de ahorro. Un proyecto como Alcudia no se
planea y ejecuta en detalle por una sola persona. Por el contrario, es realizado por numerosos ingenieros de una amplia variedad de
disciplinas ", dice Löwen.
diferentes modelos de planificación, cada vez
que algo cambia. Por ejemplo, supongamos que
un ingeniero, que es responsable de innumerables sensores de nivel de llenado de las tuberías
y de los dispositivos de detección diferencial, de
repente se da cuenta que necesita otro sensor
de nivel. Este sensor y sus cables asociados, tienen que introducirse luego en el proceso de ingeniería de la tubería, en el diagrama de flujo
de instrumentos, en el plano de ubicación técnica de automatización, en el plano eléctrico, y
en el plano de las tuberías ", explica Löwen.
Con el fin de garantizar que estos cambios,
que afectan a una amplia gama de representaciones de modelos de sistema, puedan hacerse
de forma eficiente, los modelos deben estar coordinados entre sí. Además, todas las herra-
rama para el desarrollo de infraestructura TI, en
el cual las fórmulas que aborden distintos desafíos se transfieran fácilmente a otros tipos de
instalaciones, tales como plantas de tratamiento de aguas residuales, estaciones de bombeo y obras hidráulicas. Es más, este método
también podría ser utilizado en otros sectores,
como en la industria del petróleo y gas, la industria farmacéutica y la industria química”.
Si se combina con otros temas principales
de los socios del proyecto SPES_XT - empresas
que están trabajando en asuntos comparables
en los sectores aeronáutico y automotriz - el resultado podría dar lugar a una metodología integral, que podría transformar todo el panorama de la ingeniería.
Nils Ehrenberg
Metodología Transferible. En conjunto, este
tipo de ingeniería, que abarca toda la planificación virtual, modelado y simulación de procesos
de la planta desalinizadora de Alcudia en una
nueva plataforma de TI, está diseñado para demostrar la eficacia del método y calcular cuánto
tiempo y dinero se puede ahorrar”. “Nuestro
proyecto ha llegado a la mitad del recorrido. Si
tenemos éxito, los resultados no sólo se verán
en la construcción de plantas de desalinización
", dice Pirsing. "También abrirán un nuevo pano-
33
Sistemas Integrados | Datos y Pronósticos
Ciudades Inteligentes: Pioneras Urbanas
con un Gran Potencial de Negocios
Hace sólo unos años, el concepto de "ciudad inteli-
vago. "Tiene que ser más específico con respecto a la
inteligentes. Estos medidores son una parte esencial de
gente" era prácticamente desconocido. Hoy, sin em-
tecnología", dice.
una red eléctrica que cuenta con fuentes localizadas de
bargo, todo el mundo está hablando de eso. De hecho,
La opinión general se puede resumir de la siguiente
generación, fluctuaciones de la alimentación de entrada -
hay incluso una lista de clasificación de las ciudades más
manera: una ciudad es inteligente si hace uso de la "In-
por ejemplo, de las energías renovables - y un grupo
grande y diverso de consumidores. Los medidores inteli-
inteligentes del mundo. La lista está disponible en
ternet de las cosas", y utiliza otros sistemas y recursos in-
www.fastcoexist.com, donde el estratega Boyd Cohen
teligentes de forma más eficiente, y por lo tanto mejora
gentes proporcionan una imagen clara de la oferta y la de-
ha calificado a la capital de Austria, Viena, por encima de
la vida de sus ciudadanos y mejora su propia competiti-
manda - e, igualmente importante, ayudan a equilibrarse
Toronto, París, Nueva York, Londres, Tokio, Berlín, Copen-
vidad. Los campos relevantes incluyen la energía, el
el uno al otro. La compañía de electricidad que sirve al
hague, Hong Kong y Barcelona. La clasificación se basa
transporte, la industria y la administración pública. Ade-
Cantón de Zurich, Suiza planea instalar 50.000 medidores
en una gama de diversos índices, como el Green City
más, una ciudad inteligente debe ser capaz de combinar
inteligentes en los próximos dos años, a un costo de alre-
Index, que fue encargado a Siemens (ver Pictures of the
una serie de diferentes sistemas en un todo coherente;
dedor de € 400 por metro. El resto de la red, un total de
Future, Otoño 2012, p. 40).
por eso la integración del sistema es lo primero.
más de 280,000 clientes, será equipada en los próximos
Pero, ¿qué es exactamente una ciudad inteligente?
Según Löwen, hay otro gran desafío en un mundo
Consultores corporativos de Frost & Sullivan utilizan
de redes descentralizadas, donde las jerarquías tradicio-
ocho categorías "inteligentes" para definir esta enti-
nales ya no existen: la necesidad de definir áreas claras
Un estudio realizado por EIT ICT Labs - una comuni-
dad: edificios inteligentes, la energía inteligente, tec-
de responsabilidad. En un sistema cerrado como un
dad de conocimiento e innovación, creada por el Insti-
años. Esto representa una inversión importante en una
parte relativamente pequeña de una ciudad inteligente.
nología de la información inteligente, movilidad inte-
avión, siempre está claro quién tiene el control, a pesar
tuto Europeo de Innovación y Tecnología, que tiene a
ligente, planificación urbana inteligente, negocios
de los crecientes niveles de automatización. En una ciu-
Siemens como socio - prevé un volumen de alrededor
inteligentes, el gobierno inteligente y la ciudadanía in-
dad inteligente, por el contrario, no hay tales límites cla-
de € 10 billones para viviendas inteligentes en el año
teligente. El Ingeniero Experto, Ulrich Löwen de Cor-
ros en el sistema.
2020. Esto, a su vez, se traduce en un mercado global
este concepto de "inteligencia" es todavía demasiado
tecnología que se utiliza en estas aglomeraciones urbanas
Cantidad de Edificios
en el Mundo
200
inteligente.
Categorías que Definen una Ciudad Inteligente
La construcción de
edificios se prevé que
aumente en todo el
mundo unos 30 millones
de metros cuadrados
entre el 2013 y el 2021,
sobre todo en Asia.
Billones de m2
potencial de casi € 400 billones para tecnologías de red
Ciudadanía Gobierno
180
160
100
80
60
40
20
Año 2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
Negocios
Edificios
Movilidad
2021
Fuente: Pike Research
120
€
Planeación
de la Ciudad
Norteamérica
Europa Occidental
Europa Oriental
Asia - Pacífico
América Latina
Medio Oriente
África
140
Tecnología de la Información
Energía
Mercado Global para las Redes Inteligentes - Proyecciones de Crecimiento
y Elementos Claves para el 2020
Billones de euros
600 Billones de euros
500
45
Hogares inteligentes
Seguridad
Servicios
Aplicaciones
TIC
Distribución de Energía
Transmisión de Energía
400
40
35
30
25
300
20
15
200
10
100
5
0
34
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
Fuente: Frost & Sullivan — El diamante inteligente define una ciudad inteligente
Medidores "inteligentes" son un ejemplo de la clase de
2019
2020
0
Fuente: Plan de Trabajo Estratégico de EIT KIC InnoEnergy
porate Technology (CT) de Siemens, considera que
Sistemas Integrados | Sistemas de Seguridad
Múltiples sistemas de seguridad protegen la
propiedad intelectual y los tesoros literarios
en la Biblioteca Albertina de Leipzig.
Igual de importantes, como los hogares inteligentes y
las redes inteligentes, son las aplicaciones y servicios que
van con ellos. Las áreas de crecimiento hoy son la logística
inteligente y el transporte en las ciudades inteligentes y,
por supuesto, toda la información auxiliar y las tecnologías
de comunicaciones, que van desde los chips de identificación por radiofrecuencia hasta los sensores que se requieren para la recopilación de datos y la creación de redes.
Para el año 2016, la empresa de investigación de
mercados ABI Research, proyecta un volumen de inversión de más de € 30 mil millones para la instalación de
sensores en las ciudades inteligentes. Esto sería un aumento de cinco veces, en comparación con 2011. Según
la firma de consultoría Global Information, el 70 por
ciento del total de gastos de capital en 2013 se dedicará
a la energía, el transporte y la seguridad pública, donde
el 90 por ciento de ese gasto será financiado, en su totalidad o en parte, por los gobiernos nacionales o locales.
Estamos viendo inversiones globales en infraestructura urbana por billones de euros hasta el 2020. Para entonces, la mitad de todos los edificios de las ciudades inteligentes del mundo estarán equipados con sistemas de
edificios inteligentes; los centros de transporte multimodal - intercambios entre los diferentes modos de transporte - serán la norma, una quinta parte de la energía requerida por las ciudades provendrá de las energías
renovables; y uno de cada diez vehículos será propulsado
eléctricamente. Para el 2025, según un estudio realizado
por Frost & Sullivan, sólo la mitad de las ciudades inteligentes del mundo estarán en Europa y Norteamérica. En
Por qué las Sinergias de Datos
Significan Mayor Seguridad
el 2011, cuatro de cada cinco estaban todavía en estas
regiones. En India y China solamente, podremos ver la
creación de hasta 50 ciudades inteligentes de aquí al
2025, algunas de ellas construidas desde cero.
"En este momento no hay una fuerte demanda de
nuestros servicios de consultoría", dice Löwen. "Nos
piden identificar y ejecutar proyectos parciales dentro de
las ciudades inteligentes existentes. Por lo general, la situación actual es demasiado compleja para soluciones
Independientemente de si cubren un edificio, un aeropuerto o
una ciudad entera, los sistemas de protección y seguridad de
hoy tienden a operar de forma independiente. En el futuro, los
flujos de datos de este tipo de sistemas se integrarán cada vez
más. Esto abrirá la puerta a una planificación coordinada y optimizada, un mejor uso de los recursos, y la predicción de situaciones potencialmente riesgosas.
completas e integradas. Ya hay una serie de desarrollos
urbanos inteligentes, como Seestadt Aspern, cerca de
Viena, que buscan implementar soluciones completamente integradas en cooperación con un socio tecnológico - en este caso, Siemens (p. 16).
Dada la tendencia mundial hacia la urbanización, las
ciudades inteligentes seguirán siendo pioneras en el futuro previsible, siendo ejemplos de una ruta hacia un futuro más sostenible. La mayoría de las ciudades del
mundo todavía se enfrentan a retos completamente diferentes. Dan Hoornweg, Especialista Urbano en el Banco
Mundial hasta 2012, ofreció el siguiente mensaje en un
blog: "Ser muy inteligente en el tema de ciudades está
mejorando la prestación de servicios básicos a los mil millones de pobres en las ciudades que no tienen agua potable, a los dos billones de personas sin salubridad. Necesitamos demasiada inteligencia, a medida que
construyamos ciudades durante los próximos veinte
años para dos mil millones de habitantes - esta vez asegurando un ahorro de energía y una alta calidad de vida
para todos”.
Urs Fitze
El sector de la seguridad se ha basado tradicionalmente en sistemas que funcionan independientemente unos de otros, tales como detectores de movimiento, cámaras y detectores
de humo. Las tecnologías incluyen zonas específicas de monitoreo en un edificio, para lo cual
se han definido parámetros de seguridad individuales. Se activa una alarma cuando se detecta una anomalía. Este enfoque se usa con
controles de acceso, video vigilancia y sistemas
de alarma contra incendios, entre otros.
La Bibliotheca Albertina, en la Universidad
de Leipzig, Alemania, utiliza sistemas de seguridad individuales de Siemens para proteger su
valiosa colección de libros y revistas, que se son
millones. Aquí, los sensores en las ventanas,
puertas y vitrinas, así como sensores sísmicos,
sensores de movimiento, cámaras y detectores
de humo y sensores de temperatura, vigilan los
tesoros literarios de la biblioteca.
Pero la seguridad se puede aumentar, de
acuerdo con Peter Löffler, un experto en sistemas de seguridad de Siemens Building Technologies. El afirma que el perfeccionamiento de la
seguridad se puede lograr mediante la integración de los datos generados por los sistemas
previamente aislados, tales como las unidades
que gestionan el control de acceso y la video vigilancia. "Por ejemplo", dice, "si un sistema de
seguridad detecta que alguien está tratando de
forzar una puerta, cámaras situadas cerca de
ella se pueden activar de forma automática y comenzar a grabar la escena." Este tipo de relaciones causales y de los flujos de trabajo asociados
pueden ser definidos de antemano y almacenarse en un sistema de gestión de edificios.
35
Sistemas Integrados | Sistemas de Seguridad
anónimos, por medio de la generación de los
llamados mapas de calor, que proporcionan
información sobre el comportamiento estadístico de los vehículos.
El conocimiento obtenido así se podría utilizar para hacer que los procesos de rodaje en
las pistas sean más eficaces. Los mapas de calor
pueden identificar atascos y retrasos que se
producen en varias ocasiones al cargar combustible y por limpieza de las aeronaves, lo que entorpece el tránsito. "Sería interesante si también
pudiéramos utilizar grandes y diversas bases de
datos en el futuro para identificar tendencias
que anteriormente no eran perceptibles", dice
Löffler. También señala que este tipo de "invisibilidad" a menudo resulta de gran complejidad para las operaciones en cuestión. "Imagina,
por ejemplo, el flujo de datos relacionados con
el tráfico en una ciudad en la que cientos de
miles de personas se están moviendo a la vez
en la misma dirección, dentro de un área densa
y con diferentes medios de transporte", dice.
Sensores, cámaras y detectores sísmicos y de movimiento mantienen ininterrumpidamente un ojo en
los objetos de la Bibliotheca Albertina (arriba). Conectar en red estos sistemas mejora la seguridad de
las infraestructuras complejas, como las que se utilizan en el Vaticano y en los aeropuertos.
Datos en red y resultados óptimos. Sistemas de seguridad de Siemens, que enlazan
subsistemas individuales para crear una plataforma global, llevan las cosas un paso más allá.
La información de los subsistemas se recoge en
tiempo real con el fin de generar una visión general estandarizada y completa de la situación.
Esta configuración permite a los usuarios - por
ejemplo, una empresa operadora de aeropuertos - decidir rápidamente cómo deben reaccionar ante un evento crítico para la seguridad.
En este caso, los operadores de aeropuertos
definen escenarios y planes de acción con antelación para muchos tipos de incidentes, y el
sistema les ayuda a tomar las decisiones correctas cuando un evento crítico en realidad sucede.
Sistemas de seguridad inteligentes pueden
incluso descubrir relaciones causales inesperadas. Supongamos que un operador aeroportuario ha estipulado que las puertas se pueden abrir
36
sólo si un avión está realmente acoplado. Si el sistema determina que las puertas se abren ocasionalmente, a pesar de que ningún avión se encuentra presente, el sistema buscará una causa.
Luego, podría descubrir que el sistema de aire
acondicionado no está funcionando de manera
óptima en las zonas en cuestión y que los empleados no se sienten cómodos. Como resultado, la
resolución del problema de control climático
también resolvería la anomalía de seguridad.
Los sistemas de seguridad inteligentes,
también se pueden utilizar para optimizar los
procesos. Esto es un valor agregado para los
operadores de infraestructuras críticas. Un
ejemplo consiste en la vigilancia de las zonas
de rodaje de las aeronaves, donde los sistemas
pueden identificar los vehículos que se están
moviendo, y dónde, a lo largo de las vías de
rodaje, en un momento dado. Estos datos podrían teóricamente ser comprimidos y hacerse
Análisis de Grandes cantidades de datos.
La clave para la realización de los análisis de
gran cantidad de datos es la obtención de otra
inmensa cantidad de datos históricos, comparables, de fuentes confiables. Como explica Löffler, esta información se puede concentrar en
un banco de datos y luego agregarse para extrapolar las tendencias estadísticas, que podrían ayudar a predecir la evolución en el futuro, y planear las medidas preventivas. En
otras palabras, las grandes bases de datos podrían ayudar a mejorar la seguridad y vigilancia
de un gran número de personas en ciudades
enteras o en distritos específicos (ver Pictures
of the Future, Otoño 2012, p.96).
El Vaticano, como ejemplo, un lugar en el
que 50.000 personas vienen a celebrar la misa
de Navidad en la Basílica de San Pedro todos los
años, y una multitud de otras 200.000 se ubica
en la plaza en frente de la iglesia. El análisis de
las diversas fuentes de datos - que van desde
los sistemas de control de tráfico hasta los tiempos de llegada de los trenes - haría posible aliviar los potenciales cuellos de botella, mucho
antes de que ese gran número de personas llegue. Por otra parte, los datos meteorológicos y
de información de las redes sociales y los noticieros también podrían estar vinculados a este
tipo de eventos y ser analizados con el fin de
identificar e incluso predecir los peligros potenciales desde el principio. Los agentes de seguridad en los principales eventos podrían entonces llamar a más personal de apoyo, o abrir vías
de acceso adicionales. Estas medidas tienen el
potencial de reducir los riesgos y mejorar la seguridad colectiva.
Catharina Bujnoch
Sistemas Integrados | Fusionando Ultrasonido con TC
Los investigadores utilizan una nueva tecnología que combina el ultrasonido en tiempo real con imágenes de TC existentes, para guiar una
aguja a un hígado, en un maniquí (en el centro).
Abriendo una Ventana en 3D
Gracias a una nueva tecnología que integra rápidamente, con firmeza y de forma automática las
imágenes de ultrasonido en tiempo real con las imágenes de tomografías computarizadas en 3D,
los médicos pueden ver el interior del cuerpo, como nunca antes, realizando así las biopsias con
aguja y las ablaciones con mayor confianza.
Quien pensó que la carne y la sangre podrían
ser transparentes? Que usted podría mirar a un
monitor y ver a través de una sección de un
cuerpo humano vivo, en detalle y en tiempo
real? Y, sin embargo, al igual que los navegantes -mirando por un periscopio, justo por encima de las olas buscando el lugar más seguro
-los médicos que buscan determinar la naturaleza exacta de una lesión en el hígado de un paciente, ahora son capaces de guiar una aguja
de biopsia a su objetivo, como si el paciente
fuera realmente transparente.
Todo comienza con una tomografía 3D
computarizada (TC) (o, eventualmente, una exploración de RM) que puede haber sido ordenada por una serie de razones. Digamos que el
análisis revela un cuerpo anómalo de un centímetro de diámetro. Incluso si la forma de la lesión y otras características no indican ningún
signo de malignidad, la biopsia generalmente
se ordenará.
La pregunta es, ¿cómo puede un radiólogo
saber exactamente la profundidad en que la
aguja de la biopsia debe ir y en qué ángulo pre-
ciso debe apuntar? "Hasta ahora, la caracterización precisa del tejido de las lesiones nodulares
de 3 cm era muy difícil debido a la limitada certeza de que la aguja en realidad daría en el
blanco", explica el científico de investigación
Ankur Kapoor de Siemens Corporate Technology (CT) en Princeton, Nueva Jersey. "Este enfoque tiene implicaciones terapéuticas importantes, en términos de la progresión del tumor,
la metástasis y la mortalidad." Pero hoy en día,
gracias a una nueva tecnología llamada "imágenes eSieFusion ™" que pone imágenes en vivo
de ultrasonido (EE.UU.) con imágenes 3-D computarizadas en la misma pantalla, "incluso lesiones tan pequeñas como de 2,5 cm - dependiendo del transductor y de la localización de la
patología - pueden ser dirigidos con precisión,"
dice Mamadou Diallo, Ingeniero de planta de
eSieFusion ™ y Líder del Proyecto en CT en Princeton. "Esta tecnología abre la puerta a análisis
y tratamientos más rápidos, con mayor precisión, menor riesgo, y menores costos."
Como resultado de una tesis de doctorado
patrocinada por Siemens en 2005 y aprobada
por la FDA a finales de 2012, las imágenes del
ACUSON S3000 ™ eSieFusion, que ahora están
disponibles en sistemas de ultrasonido de Siemens, crea una ventana virtual en 3-D a través
del cuerpo, mediante la integración de la información procedente de dos fuentes completamente diferentes: importando escaneos de CT
3-D del paciente y las imágenes de ultrasonido
en tiempo real.
Al igual que un sistema de navegación de
automóvil, la información de CT ofrece un
mapa de la zona de interés, donde las estructuras anatómicas y el destino final - la lesión se ilustran. El mapa puede incluso tener anotaciones previas al tratamiento que llamen la
atención en las áreas que deben ser evitadas
por la aguja.
Superpuestos en este mapa están, en tiempo
real, imágenes de ultrasonido del paciente. El
software único de Siemens, que descubre todos
los puntos de similitud entre cada imagen de TC
y de ultrasonido, crea una alineación rápida y
fuerte entre las dos. Naturalmente, un tercer
elemento se debe unir a este ambiente rico en
37
Sistemas Integrados | Fusionando Ultrasonido con TC
datos: la posición en tiempo real de la punta de
la aguja. Para integrar este elemento en la imagen, la tecnología eSie Guide™ de seguimiento
de la aguja, de eSieFusion, utiliza una caja externa que genera un campo magnético débil.
Con la ayuda de un sensor de posición sobre el
transductor del ultrasonido (la cabeza del sensor
que toca el cuerpo del paciente) y un pequeño
espiral dentro de la punta de la aguja, la caja
sigue las posiciones las dos medidas que se
mueven dentro del campo magnético. "El cuadro de seguimiento de la información alimenta
al equipo de ultrasonido y, con la ayuda de un
modelo matemático patentado, las coordenadas
de la imagen de la ecografía y la posición de la
aguja dentro de ella, se fusionan de forma gráfica en la aplicación de imágenes eSieFusion",
explica Kapoor.
Respuestas Automatizadas en Tres Segundos. La característica clave en todo esto es
la capacidad de proyección de imágenes de
eSieFusion para alinear automáticamente las
imágenes de ultrasonido con las de TC - un
logro muy importante, teniendo en cuenta que
aun cuando ilustran exactamente la misma
parte del cuerpo, estas dos modalidades ofrecen radicalmente diferentes tipos de imágenes.
Para superar este reto, los científicos de Siemens descubrieron una tecnología que permite
obtener imágenes con eSieFusion y transformar cada imagen de la TC en una pseudo imagen de ultrasonido. "La capacidad de hacer esto
se basa en los conocimientos acerca de la transparencia y la reflectividad de los tejidos en la
ecografía y la TC", explica Diallo.
En un segundo paso, creado para optimizar
la alineación de formación de imágenes, eSieFusion compara las imágenes del seudo ultrasonido con una muestra de imágenes de ultrasonido en tiempo real de la zona a examinar. Pero
este proceso es mucho más complejo que "sólo"
la comparación de dos imágenes. La imagen de
TC es un volumen de 3-D compuesto por cientos
de "cortes", cada uno de las cuales es una imagen separada. Por ello, la nueva tecnología de
fusión "gira la imagen del volumen CT, calcula la
posición de cada punto dentro de un sector, y
con cada fracción de un grado de rotación genera una imagen de ultrasonido simulado. La
tecnología compara todos esos puntos con la última imagen en tiempo real del ultrasonido, calcula las similitudes con la imagen anterior, y opta
por las mejores similitudes", dice Kapoor.
Este proceso no sólo es rápido, también es
extremadamente sólido. "El sistema compara
constantemente todos los valores de todas las
imágenes para asegurarse de que todos están
alineados", dice Diallo. "Maximiza las similitudes
de una imagen a otra a medida que avanza, a
38
tivo. A medida que la aguja se acerca al objetivo, el punto se hace más y más pequeño. Una
vez que la aguja perfora su objetivo, las células
se aspiran y se retira la muestra del núcleo de
tejido para el análisis de laboratorio - un procedimiento que se debe repetir varias veces,
debido a la naturaleza heterogénea de las lesiones cancerosas.
Si se descubren las células malignas, la quimioterapia generalmente se inicia, con el fin de
minimizar el riesgo de una metástasis. Durante
esta etapa de seguimiento, la respuesta de la lesión al tratamiento se puede seguir en forma
ambulatoria, utilizando imágenes de eSieFusion,
y reduciendo así los costos y la exposición a radiación de otras tomografías computarizadas
adicionales, que pueden ser obviadas.
Si la lesión no responde a la quimioterapia, la
formación de imágenes de eSieFusion hace la siguiente opción de tratamiento - la ablación - más
precisa que nunca. Aquí, una vez que la aguja ha
sido colocada en el interior del objetivo, el sensor
se sustituye con un electrodo que aplica calor. "A
medida que esto sucede", dice Kapoor, "las moléculas de agua en las células se vuelven gaseosas e hiperecoicas. En el contexto del esquema
de la lesión, el médico puede observar el electrodo eliminando la lesión remanente”.
Los Investigadores Ankur Kapoor (arriba) y
Mamadou Diallo (centro) usan imágenes de
eSieFusion para guiar una aguja (la delgada
línea verde) a una lesión. Un cilindro magenta indica la ruta planeada hacia la lesión.
través del volumen." Diallo y Kapoor señalan
que esta combinación de tecnologías patentadas de Siemens, mejoran considerablemente el
flujo de trabajo, lo que diferencia la imagenología de eSieFusion de cualquier otro sistema
en el mercado. “Otros sistemas requieren que
el médico alinee los hitos históricos en las imágenes de TC y de US", dice Kapoor. "Para eso se
necesita mucho tiempo. Por el contrario, a
pesar de que nuestro sistema también ofrece la
opción manual, proporciona una respuesta automática en la mayoría de los casos. Y requiere
sólo unos tres segundos para la alineación”.
Una vez que eSieFusion ha completado la
alineación de los dos conjuntos de imágenes,
el procedimiento de intervención puede comenzar. La función eSie Guide tiene dos líneas
de guía de color amarillo que indican la trayectoria óptima de la aguja.
El sistema también muestra un punto gráfico en la imagen del ultrasonido que indica el
punto de intersección de la aguja con su obje-
Mirando hacia el futuro. Aunque la imagenología de eSieFusion se comercializó hace
poco, los primeros usuarios están encantados
con los resultados. "Nos permite acelerar significativamente nuestro flujo de trabajo", dice el
Dr. Dirk-André Clevert, Profesor Asistente y Jefe
de Sección del Centro Interdisciplinario de Ultrasonido del Hospital Grosshadern, en la Universidad de Munich, Alemania, uno de los primeros médicos en probarla.
¿Cuáles podrían ser los próximos pasos de
esta tecnología tan prometedora? "A pesar de
que eSieFusion fue desarrollado con lesiones
hepáticas en mente, es aplicable a una variedad
de condiciones", dice Diallo. Por ejemplo, explica que, en áreas tales como el hombro y el
pie, si hay una grieta en el hueso o un tendón
se ha separado del hueso, podría ser utilizado
para inyectar un analgésico en el lugar exacto
en que se está causando el dolor.
Adicionalmente, aunque eSieFusion ya soporta imágenes de resonancia magnética
(MRI), la alineación automática de imágenes de
esta modalidad está en perspectiva. Tal medida
podría mejorar aún más la seguridad, gracias al
hecho de que la MRI permite ver los nervios. "El
nuevo sistema de imágenes eSieFusion es hoy
la tecnología actual más rápida para la realización de biopsias y ablaciones", dice Kapoor,
"pero irá mucho más lejos en el futuro."
Arthur F. Pease
Sistemas Integrados | Prótesis Articulares
La tecnología "Imagen-a-implante" permitirá exploraciones de diagnóstico que se transmitirán automáticamente a los dispositivos protésicos personalizados.
Prótesis Personalizadas:
De los Bytes a los Huesos
El camino hacia una articulación de rodilla, cadera u hombro protésico se está volviendo más
corto, más rápido y más personalizado. La nueva tecnología de Siemens hace posible la integración de los datos de medición, a partir de imágenes de diagnóstico con instrucciones de fabricación, lo que permitiría abrir la puerta a la producción automatizada de prótesis a la medida.
Los investigadores de Siemens Corporate
Technology en Princeton, Nueva Jersey, en colaboración con la unidad de negocios Siemens
Industry Automation Software PLM, Siemens
Motion Control, y los principales fabricantes de
implantes ortopédicos, han desarrollado un
proceso llamado "Imagen-a-implante" que permitirá a la tomografía computarizada (TC) y resonancia magnética (RM) que los escáneres
sean traducidos automáticamente a los dispositivos protésicos personalizados para rodillas,
caderas, hombros y otras articulaciones. La
nueva tecnología promete reducir drásticamente el tiempo de planificación quirúrgica
para la sustitución de articulaciones enfermas,
a la vez que mejora la precisión de los procesos
de fabricación asociados.
Tomemos los procedimientos de reemplazo
de rodilla, por ejemplo. De acuerdo a datos globales, especializados en informes de esta industria, cada año, más de 720.000 personas en los
EE.UU. se someten a una artroplastia para obtener una articulación de rodilla artificial. En el
Reino Unido, el Servicio Nacional de Salud es-
tima que más de 70.000 prótesis de rodilla se
llevan a cabo cada año. Otras circunstancias
cuentan una historia similar, con constante aumento del número de procedimientos de reemplazo de articulaciones.
Independientemente de si un cirujano ortopedista está reemplazando una rodilla, el hombro, la cadera u otra articulación, el procedimiento requiere la instalación de una prótesis
articular que se adapte a la zona en la mejor
forma posible. Para cumplir este objetivo, los
médicos comienzan con una TC o una RM en
3D en la zona en cuestión, que es el primer
paso en la planificación quirúrgica, necesaria
para la instalación de una prótesis. (La TC es
más rápida y menos costosa que la RM, pero
esta última ofrece más detalle de tejidos blandos, sin ninguna radiación).
Pero este tipo de exploraciones por sí mismas ya son muy útiles, al representar visualmente la demarcación entre el hueso y el tejido
blando. "Lo que nosotros añadimos a esto con
nuestro software patentado es la segmentación de imágenes automatizada, que reconoce
el contenido de la imagen para delinear los límites del hueso", dice el Dr. S. Kevin Zhou,
quien dirige un grupo de investigación que se
centra en el análisis de imagen en Siemens Corporate Technology (CT EE.UU.).
Zhou explica que hasta ahora dicha segmentación ha sido realizada de forma manual, lo
que requiere un trabajo minucioso de técnicos
que marcan los puntos a lo largo de los bordes
de los huesos para lograr la demarcación precisa
de los límites. "Sin embargo, con nuestro software", añade el especialista en segmentación
de ultrasonido de CT, Michal Sofka, "todo el proceso se ha reducido a casi un minuto."
Al igual que en otras aplicaciones de software que Zhou ha desarrollado (ver Pictures of
the Future, Otoño 2011, página 57), su sistema
de identificación ósea se basa en el aprendizaje
mecánico. Entrenado en miles de imágenes comentadas por los expertos, el programa de
software aprende a identificar los denominados
"puntos de referencia" - características que son
comunes a todos los ejemplos de un grupo objetivo. "Comenzamos con las exploraciones de
39
Sistemas Integrados | Prótesis Articulares
Tecnología Integrada de Siemens: Una solución de punta a punta,
desde imágenes diagnósticas a implantes médicos personalizados
Escáner CT
Escáner RMI
OR
Portal del Cirujano
Hospital
Implante
estándar ideal
Construcción
de volumen en 3-D
1
Planeación
Pre-OP
Segmentación
Herramientas
CNC
Corte de plantilla
personalizada
CAD/CAM
2
Máquina
de corte
Manufacturing
Execution
System
3
Parametrización
Implante
Personalizado
Fabricación de Implantes
Proceso de Ingeniería Bajo Pedido & Plataforma de Administración de Datos
los pacientes", dice Zhou. "El sistema aprende
el modelo de cada articulación hasta el punto
en que entiende la relación entre cada imagen
y su contexto anatómico. Luego, para asegurarse de que está aprendiendo las cosas bien,
lo probamos en imágenes nuevas. Lo que hace
el programa es que realiza la segmentación automática de la imagen en 3-D. En otras palabras, separa el hueso del tejido blando en tres
dimensiones y produce todas las representaciones asociadas 3-D del hueso, por ejemplo, mallas de 3-D, hasta una granularidad de aproximadamente 0,5 mm”. Los resultados, señala,
"han demostrado que el sistema está muy cerca
de igualar la calidad de su contraparte manual.
Pero ya que es un sistema de aprendizaje, esperamos que mejore con el tiempo”.
Generación Automática de Planes Quirúrgicos. De hecho, el resultado del nuevo software es tan preciso que se puede transferir sin
problemas a una segunda aplicación, la cual diseña una guía de corte quirúrgico personalizado - esencialmente una plantilla 3-D que
puede ser utilizada por un cirujano para preparar un hueso para una prótesis. La plantilla
puede incluir, por ejemplo, agujeros para el posicionamiento preciso y la angulación de los tornillos, lo que ayuda a optimizar la instalación de
40
una prótesis. Antes de pasar a la etapa de producción de la plantilla, sin embargo, "el software genera un plan quirúrgico para su revisión
por el cirujano ortopedista, el cual incluye mediciones de los huesos para ser cortados en la
preparación de la prótesis", dice el Dr. Tong
Fang, Científico Senior de Siemens Corporate
Technology, y un experto en tecnologías de fabricación, cuyo trabajo ha hecho posible automatizar el montaje de aparatos auditivos en el
mundo virtual (ver Pictures of the Future,
Otoño 2009, página 89). "Cuando el software
esté disponible comercialmente, los usuarios
serán capaces de verificar cada paso que el sistema ha planeado. Pero luego, a medida que
estén familiarizados con él, el programa será
capaz de correr a través de todo esto de forma
automática ", dice Fang.
Después de que el ortopedista ha aprobado
el plan quirúrgico, los datos se traducen en instrucciones de fabricación para la producción de
la plantilla personalizada ajustada al paciente.
Esto se hace con una nueva tecnología llamada
aditivo de fabricación - también conocida como
impresión 3-D - en la que los granos minúsculos
de plástico se pulverizan en capas superpuestas
a alta temperatura y presión para producir características exquisitamente precisas y complejas, plantillas personalizadas se pueden fabricar
rápida y económicamente (ver Pictures of the
Future, Primavera 2013, página 31).
Uno de los pasos clave en todo este proceso
es la creación de familias de modelos 3-D CAD
que se utilizan como plantillas para las piezas de
plástico personalizadas producidas con la fabricación de aditivos, así como los implantes metálicos producidos por computador, numéricamente controlados y con 5 ejes. NX, un diseño
de análisis y fabricación, asistido por computador, (CAD / CAM / CAE) utiliza la aplicación de
Siemens PLM Software, para generar estos modelos (ver Pictures of the Future, Otoño 2012,
página 55). Y es más, NX puede simular automáticamente trayectorias de herramientas asociadas con el fin de crear el mejor ajuste entre
la anatomía del paciente y el implante. El programa de control numérico se transfiere a una
fresadora para lograr la perfección en calidad de
la superficie, al tiempo que minimiza el tiempo.
"Una vez que la articulación está abierta, el
cirujano coloca la plantilla, emparejándola en
el hueso del paciente al que se le colocará la
prótesis", dice Fang. "La plantilla está equipada
con aberturas de guía, que permite cortar el
hueso en exactamente el lugar correcto. Todo
es simulado y optimizado en el mundo virtual
para evitar la posibilidad de errores en la mesa
de operaciones”.
Sistemas Integrados | Soluciones IT
En los EE.UU., las redes de datos en salud,
tales como Inspira, confían cada vez más en
los archivos electrónicos de los pacientes.
Fang y Zhou ven que la personalización de
los procedimientos de reemplazo de articulaciones eventualmente tendrá que incluir la propia prótesis. Pero eso es una decisión de negocios que tendrá que ser hecha por los
fabricantes de implantes ortopédicos.
Por el momento, los implantes metálicos se
seguirán produciendo principalmente en una
gama de tamaños predefinidos. "Pero", dice
Fang, "nuestra tecnología puede fácilmente ser
utilizada para personalizar automáticamente
cada dispositivo protésico, del mismo modo
que ahora está a punto de ser utilizada para automatizar la producción de plantillas quirúrgicas a medida."
De las Aplicaciones Industriales a las Aplicaciones Médicas. Desde exploraciones de
los pacientes hasta planificaciones quirúrgicas,
la producción por plantilla y el acoplamiento e
instalación de un implante optimizado a un paciente, el camino a través del panorama diagnóstico-terapia es cada vez más corto, más rápido y más rico en datos. Y en cuanto a la
integración de la tecnología de imagen médica
y las fortalezas de fabricación avanzadas, una
tecnología de "ingeniería bajo pedido" típicamente asociada con los ambientes de producción industrial, ahora en hospitales, está ayudando a conectar todos los puntos:
Teamcenter. Presentado por Siemens PLM Software, Teamcenter proporciona una plataforma
unificada para la gestión de todos los aspectos
del caso de un paciente a través del proceso de
ingeniería bajo pedido. "Es el lugar donde están
los escáneres y dónde está guardada la información segmentada", dice Fang. "Es donde se
halla la planificación quirúrgica, incluyendo la
versión final de la plantilla y guía del paciente;
donde se almacena el informe quirúrgico, y
donde se guardan los registros médicos del expediente del paciente. En definitiva, provee una
interfaz entre el mundo digital y los datos necesarios para su fabricación”.
Utilizado por muchos fabricantes de dispositivos médicos, Teamcenter no sólo ayuda a
simplificar los procesos actuales de gestión del
ciclo de vida del producto, también está configurado para facilitar la automatización de todo
el proceso de formación de imágenes del paciente para la fabricación de aditivos de plantillas para los pacientes, así como la eventual personalización de los implantes.
Como las sociedades de todo el mundo siguen caracterizándose por mayores poblaciones de edad avanzada, el proceso Imagen a Implante y sus tecnologías NX y Teamcenter
asociadas, podrían llegar a ser justo lo que recetó el doctor.
Arthur F. Pease
Conectando en red
la Salud en los EE.UU
Con el fin de poner en práctica la reforma de salud en los
EE.UU., el intercambio de datos entre las organizaciones de salud, los hospitales y los médicos debe ser mejorado significativamente. Redes de intercambio de datos, tales como Inspira
en Nueva Jersey están utilizando soluciones informáticas de
Siemens para lograr este objetivo.
Todavía huele a pintura fresca en la oficina
de Chet Kaletkowski, el Presidente y Director Ejecutivo de la Red Salud Inspira, una asociación de
hospitales y Clínicas privadas en el sur de Nueva
Jersey, que se formó en noviembre de 2012. Su
traslado a una nueva oficina forma parte de la
fusión que creó Inspira, para formar una ampliada red de proveedores y ofrecer atención
costo-efectiva y de alta calidad a la comunidad.
"La Ley de Atención en Salud Asequible en
EE.UU. es un reto, y muchos aspectos de la
misma aún no están claros", dice Kaletkowski.
Sin embargo, el objetivo de la Ley es construir
un sistema de salud en todo el país en el que
los pacientes puedan ser identificados rápidamente, el personal de cuidado tener acceso a
los expedientes médicos de los pacientes, y los
médicos puedan obtener rápidamente una visión general del estado de salud de cada uno.
Los expertos de la salud están de acuerdo en
que este tipo de sistema podría ahorrar tiempo
y dinero. Pero cuanto mayor sea la calidad de la
asistencia en salud prevista por la Ley, sólo se
puede lograr si los jugadores en el sector de la
salud - especialmente los médicos y hospitales
- se conectan de manera más eficaz. Esa es la
opinión de Kaletkowski, quien confía su propia
organización a las soluciones de TI de Siemens.
Por ejemplo, gracias a MobileMD, un sistema de
intercambio de información especial basado en
la nube, los médicos pueden recibir información
sobre sus pacientes en cuestión de segundos. Y
Soarian Clinicals, un sistema de información de
flujos de trabajo, de Siemens, apoya el proceso
de tratamiento desde el principio.
Según Kaletkowski, la base del sistema Soarian Clinicals es un archivo electrónico del paciente, la historia clínica electrónica (EHR), accesible para todos los involucrados. "La
continuidad se puede lograr en el proceso de
tratamiento sólo si la totalidad de la información sobre el paciente, desde la primera visita
al médico hasta la recuperación en su casa, se
reúne en un solo archivo," él dice.
41
Sistemas Integrados | Soluciones IT
Kaletkowski, quien es responsable de más
de 5.000 empleados, sabe que esto no es una
tarea fácil. El área de cubrimiento de Inspira
cubre más de 1.500 kilómetros cuadrados.
Además, Nueva Jersey es el estado más densamente poblado de los EE.UU. La mayoría de sus
médicos trabajan de forma independiente y tienen sus propios sistemas para compilar los archivos de pacientes y el trabajo con el hospital.
Cuando comparten información utilizan una
gran cantidad de papel, y se pierde mucho
tiempo en espera en el teléfono. Por lo tanto,
el principal reto de Inspira es persuadir a los médicos de que una mejor red de TI puede ayudar
a todos los involucrados para organizar su trabajo de manera más eficiente.
de datos se discute con cada paciente. Shields
les asegura que los datos se almacenan de manera segura y que se envían a otros médicos
sólo con autorización del paciente.
Hoy en día, alrededor del 70 por ciento de
los proveedores de salud en Estados Unidos
usa datos electrónicos de los pacientes. Sin
embargo, en ciertas regiones, como el sur de
Nueva Jersey, algunos médicos todavía están
detrás de la curva. El gobierno ha prometido
apoyo financiero a los médicos dispuestos a
hacer el cambio, y aquellos que no lo hagan,
pronto tendrán que contar con los recortes
retributivos.
"Uso significativo" es el nombre de la iniciativa del gobierno para acelerar la adopción de
Alrededor del 70% de los proveedores de salud en EE.UU. ya utilizan los datos electrónicos de los pacientes. Uno de ellos es Inspira en Nueva Jersey (parte superior izquierda). La meta es ser capaz de acceder a todos los datos esenciales con sólo un "clic" y actuar con rapidez - donde y cuando sea necesario.
Datos Atesorados. El Dr. David Shields, un
gastroenterólogo, está poniendo un buen
ejemplo en su clínica, que está a sólo unos
pasos del Centro Médico Inspira Vineland, en
Nueva Jersey. "En el futuro, quiero que mis pacientes sean capaces de encargarse de todo en
la red", dice. Él ya está trabajando en estrecha
colaboración con Inspira para alentar a sus pacientes a solicitar copias de sus archivos de
forma electrónica, cada vez que van al médico.
Admite que, por supuesto, también hay pacientes que no desean que su información personal se almacene electrónicamente y se comparta. Es por eso que el tema de la protección
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tecnología de la información médica entre los
proveedores. Se considera parte de la fundación de la reforma de salud en los EE.UU., lo
que ayuda a lograr objetivos tales como la coordinación de mejora de la atención y la reducción de las disparidades en la atención en salud.
Al principio, esto toma mucho tiempo, dice
Shields, pero luego el intercambio de datos se
vuelve cada vez más suave.
"Creo que se pueden lograr fácilmente calidad y eficiencia con los EHS (Electronic Health
Records), y creo que estamos muy cerca", dice
Shields. "En este momento tenemos un montón de gente que está haciendo un uso signifi-
cativo para reducir costos y mejorar la eficiencia, pero tenemos que poner a todos en la
misma página. Y ahí es donde el sistema hospitalario entra en juego, ya que, por estar conectados con todos los proveedores, puede ser
el puente para ponerlos a todos de acuerdo”.
"Inspira y Siemens están adaptando cada
vez más el sistema a las necesidades de los médicos", añade. "Por ejemplo, cuando un paciente es atendido en el hospital, yo como gastroenterólogo, no necesito todos los resultados
de las pruebas generadas durante la admisión
o visita. En cambio, puedo elegir los que son
importantes para mi tratamiento al paciente, y
los resultados me los envían a mí. El programa
se puede adaptar a cada médico individualmente. Si eso no es así, nos ahogamos en un
mar de datos. "
Una gran ventaja importante de este sistema es que se hace posible prescribir medicamentos electrónicamente. La letra de los doctores es notoriamente ilegibles. Pero cuando los
médicos emigran a la prescripción electrónica,
este problema se resuelve. Un medicamento se
puede seleccionar con un clic y la dosis se
puede introducir de la misma manera. La receta
se transmite electrónicamente a un farmacéutico, quien alista la orden. Al mismo tiempo, la
base de datos de la medicación alerta al médico
contra sobredosis y reacciones con otros medicamentos que el paciente esté tomando.
Resumen completo. Shields ahora quiere
mejorar su trabajo aún más, y seguir adelante
con la integración de varios sistemas en una
plataforma uniforme. "Espero que los hospitales y médicos se conecten a través de una
única interfaz a partir del próximo año, de
modo que todos podamos ver qué se está haciendo para cada paciente. Todavía hay demasiada redundancia en el sector del cuidado de
la salud. Cuando un paciente tiene que ir a varios médicos, no todos tienen que ordenar una
tomografía computarizada (TC). Hoy puedo ver
en un EHS los exámenes que un paciente ya ha
tenido ", dice.
Shields está convencido de que un sistema
electrónico implementado correctamente
puede reducir significativamente los costos del
sistema de salud de EE.UU. Un estudio realizado
por la Universidad de Michigan en Ann Arbor,
confirma la impresión de Shields: en tratamientos ambulatorios, en particular, la Tecnología de
Información (TI) puede ayudar a los proveedores a reducir los costos hasta en un cien por
ciento, de acuerdo con la líder de este estudio,
Julia Adler-Milstein. En su práctica diaria,
Shields le pone un montón de ejemplos. "Uno
de mis compañeros de trabajo puede estar con
un paciente en la sala de examen mientras yo
Sistemas Integrados
estudio el expediente del paciente en un computador. Eso no era posible con los viejos documentos en papel. De esta manera podemos
ahorrar mucho tiempo ", señala.
En Resumen
Soluciones para aplicaciones móviles. Tom
Pacek, Chief Informatin Officer de Inspira, es
responsable de la estrategia de TI de la red asistencial. Él está haciendo todo lo posible para seguir mejorando la situación actual de la red de
información. Bajo su supervisión, Inspira está
siendo re-equipado extensamente con nuevos
módulos de Soarian MobileMD de Siemens,
que los médicos pueden utilizar por medio de
tabletas móviles. "Somos muy afortunados de
tener a Siemens como socio", dice Pacek, estratega de tecnología de la información. "Las soluciones de Siemens nos ayudan, no sólo a entender dónde podemos ahorrar costos, sino
también a poner en práctica la transición hacia
los servicios totalmente digitalizados, tan rápido como sea posible."
Junto con otros dos sistemas de salud en
el estado, Inspira ha ayudado a crear la Información de Salud del Sur de Nueva Jersey
(NJSHINE). Aquí, Soarian y MobileMD de Siemens están ofreciendo soluciones para el intercambio y almacenamiento centralizado de
los datos de pacientes del sur de Nueva Jersey. En el futuro, los datos van a ser conectados en red con otros sistemas de datos de
salud similares en todos los EE.UU., lo que significa que a las soluciones de Siemens les corresponderá desempeñar un papel importante en el proceso.
Pero esto no quiere decir que cada médico
en Nueva Jersey utiliza sistemas de intercambio
de datos electrónicos. "Muchos médicos están
a pocos años de la jubilación, y no quieren cambiar el sistema al que están acostumbrados",
dice Shields. A otros colegas suyos les resulta
difícil compartir su información, ya que les hace
sentir que su trabajo está siendo supervisado.
No obstante, Shields siente que el futuro pertenece a los sistemas de salud que estén conectados a través de redes informáticas.
Inspira también quiere permitir a los pacientes participar más activamente en su propio tratamiento. Un portal para pacientes que Inspira
presentará en los próximos meses dará a los pacientes el acceso a sus archivos, así como consejos sobre la manera de recuperarse más rápido y tener un estilo de vida saludable.
"Todavía hay mucho por hacer", dice Pacek.
"Tenemos que convencer con mucho cuidado
a médicos y pacientes de que la revolución de
la tecnología es por su bien. Siemens es un
socio indispensable a largo plazo para nosotros
en este proceso”.
Roman Elsener
Cada vez más, los sistemas individuales tienen que
combinarse en un todo coherente. En el caso de la
generación de energía, por ejemplo, unos pocos
cientos de plantas de energía suministraban a Alemania calor y electricidad en la década los 90. Hoy, el
país cuenta con alrededor de dos millones de pequeños, medianos y grandes productores de energía.
Además de estas plantas de energía, el hardware, el
software, los edificios y las redes de energía están
cada vez más integrados en un gran sistema. (p. 14)
El modelo de ciudad de Aspern, cerca de Viena, es
un ejemplo perfecto de integración de sistemas. Los
edificios de la ciudad y los sistemas de suministro de
energía están estrechamente conectados en red para
generar sinergias. (p. 16)
GENTE:
Aspern:
Dr. Bernd Wachmann, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Monika Sturm, Corporate Technology
[email protected]
Redes de Energía y sus comunicaciones:
Dr. Kolja Eger, Corporate Technology
[email protected]
Guido Helbich, Infrastructure and Cities
[email protected]
Smart Grids:
Sebastian Nielebock, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Jochen Schäfer, Corporate Technology
[email protected]
"Un creciente número de sensores, microprocesadores y dispositivos inalámbricos se están integrando con los objetos de nuestro entorno", dice el
empresario Assaf Biderman en una entrevista. Para
mejorar la seguridad, Siemens ha integrado diversos
kits de herramientas de emergencia de prevención,
en un solo sistema. (p.p. 20, 35)
Calefacción por Viento:
Thomas Werner, Infrastructure and Cities
[email protected]
Controlando Robots con TIA:
Carsten Meier, Industry Automation,
[email protected]
Planeación Virtual de Plantas:
La Internet del Futuro para el proyecto Smart
Energy muestra que la integración de los sistemas
individuales requiere comunicación para poder
mejorar. El proyecto examina cómo los productores y
consumidores de energía se pueden comunicar a
través de Internet. La comunicación es también el
centro del Sistema Inspira Health System. Vínculos
estrechos entre los médicos y los hospitales son una
condición previa para la planeada reforma a la salud
en EE.UU. (pp. 22, 41)
Dr. Ulrich Löwen, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Jan C. Wehrstedt, Corporate Technology
[email protected]
Seguridad de Edificios:
Peter Löffler, Infrastructure and Cities
[email protected]
Imagenología eSieFusion:
Ankur Kapoor, Corporate Technology
[email protected]
El proyecto SPES_XT demuestra cómo los productos son probados en el mundo virtual antes de
que se fabriquen en la realidad. Por ejemplo, la operación de una planta de desalinización es creada
completamente en un computador. En el Centro de
Desarrollo Descentralizado de Poli Generación, en Erlangen, los desarrolladores están creando pequeñas
redes inteligentes con el fin de descubrir las fortalezas y debilidades de las redes. (pp. 24, 32)
Mamadou Diallo, Corporate Technology
[email protected]
Image2Implant:
Dr. S. Kevin Zhou, Corporate Technology
[email protected]
Sabine Fietz, Industry Drive Technologies
[email protected]
Entrevistas:
Assaf Biderman, MIT
La integración también juega un papel importante
en el uso de los excedentes de energía eólica y solar.
Así lo demuestra el proyecto de RWE sobre Calefacción por Viento, donde los acumuladores de calor
pueden absorber cantidades excesivas de electricidad
ecológica. (p. 28)
Kristian Kloeckl, MIT
eSieFusion integra la información de las imágenes
3-D de TC preexistentes, con imágenes de ultrasonido en tiempo real para crear vistas detalladas del
interior del cuerpo humano (p. 37)
www.aspern-seestadt.at/en
Carlo Ratti, MIT
http://senseable.mit.edu
LINKS:
Aspern:
El Software Image2Implant crea plantillas en 3-D
de patrones comunes. Las plantillas sirven como
base para prótesis personalizadas. (p. 39)
FINSENY:
www.finseny.eu
TIA Portal:
www.industry.siemens.com/topics/global/de/
tia-portal/seiten/default.aspx
43
Pictures of the Future | Cuidado de la Salud en Áreas Rurales
En México coexisten la medicina tradicional y
la moderna. Algunos pacientes quieren
ambas - ceremonias de curación con
sacrificios de animales y angiografías en
clínicas altamente especializadas.
Del Sacrificio Animal a la Ciencia
Desde que las enfermedades de la opulencia, como la diabetes, se extendieron a las economías
emergentes, las necesidades y los costos de salud están aumentando considerablemente. El estado
de Chiapas, en México, no sólo hace frente a estos desafíos, también está llevando una mejor atención en salud, incluso a las zonas más remotas. La tecnología médica confiable es una parte de la solución, y la otra es un cambio en el concepto de la medicina; del sacrificio animal, a la ciencia.
44
El piso está cubierto con ramas de pino, y
el aire saturado con el olor del incienso. Cientos
de velas llenan la iglesia de San Juan de Chamula, con un brillo de celebración. Familias enteras están en cuclillas en el suelo. Cada grupo
ha pegado velas en el piso de piedra con gotas
de cera. El murmullo llena el salón en forma de
arco. Aquí, las personas enfermas están orando
por la sanación de su cuerpo y alma, y los sanos
piden protección contra la enfermedad.
Estatuas de madera que se parecen a los
santos cristianos, velan por los rituales de la
gente que vive aquí en las tierras altas de Chiapas, en el sur de México. Una estatua muy semejante a un Jesús crucificado, lleva una falda
de color amarillo brillante. Otras figuras llevan
ropa de colores y espejos alrededor de sus cuellos para distraer el mal de ojo.
Para los habitantes locales, las estatuas no
representan santos católicos, sino – de acuerdo
a su sistema de creencias sincréticas - dioses
tradicionales, de los cuales hay muchos. Están,
por ejemplo, Yajvalel Banamil, dios del espacio;
Yajvalel Vinajel, dios del cielo, y Chonbolom,
dios de los animales.
mas avanzados, incluyendo equipos de imagenología de Siemens, como la última generación
de tomógrafos computarizados (TC).
Familiares de los pacientes que están siendo
tratados aquí se ponen en cuclillas, en la puerta
del hospital. Algunos de ellos acampan en sus
mantas de lana coloridas día y noche. Dentro
del edificio, la Dra. Ishbi Arubi Buneder Poblete
prepara a un paciente para un examen. Una
mujer joven pronto será ubicada en el cilindro
de un TC, por primera vez en su vida. "Hemos
identificado líquido en sus pulmones en las radiografías. Sin embargo, no sabemos si se trata
de agua o de sangre. Un examen TAC nos ayudará a hacer un diagnóstico. Anteriormente,
habríamos tenido que perforar el pulmón, y eso
es una intervención potencialmente riesgosa ",
explica el Dr. Buneder.
Buneder hizo su entrenamiento médico en la
Ciudad de México. Según su experiencia, los pacientes allí viven en un siglo diferente a los que
son tratados aquí, dice ella. "En Ciudad de México, muchos pacientes ya han buscado sus diagnósticos en Internet antes de ir a un médico, y
exigen tratamientos específicos. Por el contrario,
Muchos casos de cáncer de mama en su
etapa final también son diagnosticados - algo
que es inusual en las grandes ciudades de México, donde los carcinomas de mama a menudo se descubren en etapas que se pueden
tratar de manera efectiva. Esto se debe a programas de prevención que han sido rutina para
muchas mujeres durante años.
Prevención para Todos. Poco a poco, más y
más habitantes- de los cinco millones que tiene
Chiapas- están ganando acceso a los programas de salud preventiva. Pijijiapan, un pueblo
de 50.000 habitantes, situado cerca de la costa
del Pacífico, es un ejemplo. Miles de bici taxis
se abren camino a través del tráfico, pasando
cocinas improvisadas al aire libre y puestos de
tacos con música fuerte para atraer clientes.
La Clínica de la Mujer de Pijijiapan, al igual
que otras siete clínicas en Chiapas, utiliza ultrasonido de última generación o equipos de mamografía basados en rayos X, de Siemens. Hoy
en día, en promedio, las mujeres indígenas sólo
necesitan de unos pocos minutos para llegar a
la clínica para hacerse un chequeo preventivo.
El Hospital de las Culturas integra soluciones
tradicionales con la medicina moderna. El Dr.
La mayoría de las personas en la iglesia de
San Juan de Chamula - descendientes de una
civilización de 4.000 años de antigüedad, que
incluye a los Mayas - han traído con ellos, envueltas en papel de periódico, hierbas especiales para el cuerpo con el fin de hacerse una
limpieza. También han traído huevos y pollos
vivos para los sacrificios rituales.
Según los nativos, muchas enfermedades
pueden ser prevenidas o curadas sólo por medio
de las ceremonias tradicionales. En su opinión,
la llamada medicina moderna o "convencional"
sería inútil para estas condiciones. Sin embargo,
si los sacrificios y rituales fallan, algunos lugareños están empezando a aceptar que puede ser
necesario un viaje al Hospital de las Culturas,
que se encuentra a media hora de distancia en
auto, en San Cristóbal de las Casas. De hecho,
el hospital está equipado con una serie de siste-
Ortiz, de Médica Sur, cuenta con más de 50
años de experiencia
aquí en Chiapas a veces tenemos pacientes que
nunca han visto a un médico", dice ella.
Desafortunadamente, Buneder se enfrenta
a menudo con enfermedades que han alcanzado una etapa avanzada, debido a que muchos pacientes indígenas acuden a ella sólo
después de que los curanderos locales han fallado. "A veces veo vesículas hinchadas, infectadas, que han sido tratadas por ceremonias de
curación durante mucho tiempo", dice ella. "Los
pacientes se dejan tratar con ramas, lo que significa que su condición sólo empeora cada vez
más. En muchos casos, en última instancia, no
tenemos más remedio que operar”.
Pero hace sólo unos años, la mayoría de las
mujeres de Pijijiapan tenían que viajar a Tuxtla,
la capital de Chiapas, para hacerse un chequeo.
Pocos pacientes tenían el tiempo o el dinero
para hacerlo.
Entre 40 y 50 mujeres visitan la clínica de Pijijiapan todos los días. "Muchas mujeres todavía
no están muy bien informadas", informa Mireya
Quen Martínez, quien dirige los sistemas de
mamografía de la clínica. "Ellas creen que sólo
necesitan venir para hacerse chequeos de cáncer de mama después de llegar a la menopausia, o no vienen con regularidad." Y no es raro
que los maridos se opongan a que los senos de
sus esposas sean examinados por otros hombres. En los pueblos remotos, los maridos a
veces acompañan a sus esposas a su examen
ginecológico con sus machetes en mano, listos
para lo que sea.
45
Los sistemas de mamografía utilizados en
Pijijiapan son los mismos tipos de dispositivos
de alta calidad que se pueden encontrar en clínicas privadas en la Ciudad de México. "Las imágenes son nítidas y ofrecen un alto nivel de
resolución, incluso cuando se amplían.
Esto nos permite evitar exámenes repetidos,
reducir la exposición de las mujeres a la radiación, y simplemente trabajar de manera más
eficiente ", dice Martínez.
Los nuevos pacientes se inscriben en el Seguro Popular, el sistema de salud del estado, en
el edificio principal de la clínica. El programa se
introdujo en 2008 con el fin de proporcionar
asistencia médica a todos los que no tenían un
seguro social. Millones de mexicanos no se habían asegurado y por lo tanto, tenían que pagar
ellos mismos por la totalidad de sus exámenes
y los tratamientos.
Como resultado, un diagnóstico de cáncer
representa una amenaza, no sólo para sus
vidas, sino también para la supervivencia económica de sus familias. En algunos casos, los
Los éxitos del sistema son claros. Hasta no
hace mucho tiempo, más del 30 por ciento de
las mujeres interrumpieron el tratamiento de
cáncer de mama, porque no podían pagarlo.
Pero desde la introducción del Seguro Popular,
el porcentaje de pacientes que interrumpieron
la terapia se ha reducido prácticamente a cero.
Las clínicas se están construyendo una a una con
el fin de ofrecer a los pacientes el tratamiento
garantizado por el sistema. En marzo de 2012,
casi todos los habitantes de Chiapas se registraron en el Seguro Popular. El sistema está financiado en su totalidad por impuestos. En áreas
donde los habitantes no hablan casi nada de español, la publicidad del programa se emite en
radio y televisión en lenguas locales, como el
Tzotzil. Sin embargo, a pesar de los programas
de seguro, todavía hay un montón de gente en
México con cáncer, que muere sin haber recibido
tratamiento, ni siquiera un analgésico.
Más enfermedades crónicas. En Chiapas,
una gran parte de la población, incluyendo
de las personas y a un estilo de vida, en general,
menos saludable. La OMS estima que el número de víctimas mortales en todo el mundo
debido a enfermedades no infecciosas se incrementará en un 15 por ciento entre 2010 y
2020. En África y Asia, esta cifra puede aumentar hasta en un 20 por ciento, mientras que en
China se espera que el número de personas con
diabetes se duplique para el año 2025, y en México aumente alrededor del 30 por ciento.
Los mexicanos se encuentran entre las personas más obesas del mundo. En total el 70 por
ciento de la población es considerada con sobrepeso - una proporción aún mayor que en los
Estados Unidos. Los mexicanos beben más refrescos azucarados per cápita que ningún otro
pueblo de la tierra. Y de acuerdo con las estadísticas del gobierno, en ninguna parte de México se beben más refrescos por habitante, que
en Chamula, en los Altos de Chiapas - en parte
debido a los ritos locales, que han incluido las
bebidas gaseosas durante décadas. Tendencias
como éstas han dado lugar a importantes retos
Una clínica local en Pijijiapan, una ciudad
de tamaño medio en Chiapas, ofrece
pacientes no asegurados tuvieron que vender
todos sus bienes y sacar a sus hijos de la escuela, simplemente para poder pagar las facturas de sus médicos. A menudo, ni siquiera esto
es suficiente. Un tratamiento completo del cáncer de mama puede llegar a costar más de $
25,000. Según la Organización Mundial de la
Salud (OMS), cada año aproximadamente 100
millones de personas en todo el mundo están
por debajo del umbral de la pobreza porque no
tienen seguro de salud. En México, un gran número de enfermedades, así como tratamientos
como la quimioterapia y diálisis, no están cubiertos por el Seguro Popular. Sin embargo, el
sistema está preparado para ayudar a los pacientes que sufren enfermedades, y cuyo tratamiento promete - a un costo moderado grandes ganancias en términos de longevidad
y calidad de vida.
46
programas de detección de cáncer de
mama. Ahora las mujeres pueden evitar los
largos viajes a la capital.
la clase media en crecimiento, consume demasiada grasa y azúcar y no hace suficiente
ejercicio. Muchas personas también fuman.
De la mano de estos antecedentes, está la
creciente incidencia del cáncer y las enfermedades crónicas como la diabetes. Por otro
lado, los programas de mejora de la higiene,
educación y vacunación han reducido el número de infecciones.
La misma tendencia se observa en casi
todos los países en desarrollo y las economías
emergentes: un menor número de enfermedades infecciosas, las más crónicas. El progreso
económico conduce a cambios en los hábitos
para el sistema de salud mexicano, que se enfrenta a un aumento en los costos de tratamientos para una serie de enfermedades
crónicas, a medida que más y más gente vive
para ver la vejez.
Por el contrario, es relativamente barato
prevenir, diagnosticar y tratar muchas enfermedades infecciosas como el sarampión, la malaria y la diarrea. Las campañas de vacunación,
los insecticidas, y las campañas de educación
sobre las ventajas de lavarse las manos no cuestan mucho, tampoco muchos antibióticos.
Por otro lado, la instalación y operación de
equipos modernos de imagenología requieren
considerables inversiones iniciales. De todos
modos, la asistencia médica integral requiere
buenos dispositivos de diagnóstico, sobre todo
cuando las enfermedades no infecciosas están
en aumento, como en México.
Por eso, en las comunidades remotas de
Chiapas, pequeños centros de salud han sido
equipados con equipo de rayos X por primera
vez en la historia, e incluso los asentamientos
más pequeños son visitados regularmente por
clínicas móviles. Grandes camiones traen médicos y dispositivos de ultrasonido a la selva. Y
en todos estos casos se usan los sistemas de
de salud de México", dice Ortiz, quien ha sido
médico en ejercicio durante más de 50 años.
A pocos metros de la clínica, la gente vive en
un barrio pobre - una "ciudad perdida" en el
centro de la metrópoli. Para los habitantes de
esta jungla urbana, el acceso a la asistencia de
salud puede ser tan difícil como para los habitantes de la selva de Chiapas.
"Hay que mejorar el sistema como un todo. Hacer
mejoras sólo en zonas aisladas no hace ningún bien.
Es por eso que también estamos invirtiendo en equipos
de alta tecnología”.
imagenología de Siemens. Esta campaña concertada ha sido un éxito. Por mucho tiempo
Chiapas tuvo la tasa más alta de mortalidad infantil en México, pero entre 2002 y 2012 esta
cifra se ha reducido casi en un 50 por ciento.
Cada Peso Cuenta. Este éxito se debe, en gran
parte, a la labor realizada por el Dr. James
Gómez, ex Ministro de Salud de Chiapas. "No es
fácil construir un sistema de salud costo-eficiente
en una región relativamente pobre y poco poblada como Chiapas," dice él. "Hay alrededor de
20.000 aldeas en esta región, y una cuarta parte
de ellas tiene menos de 100 habitantes."
Fernando de Jesús Velásquez Montes,
quien es responsable de la planificación de
nuevos hospitales y del mantenimiento de las
clínicas públicas en Chiapas añade: "Tenemos
que mejorar el sistema en su conjunto. Hacer
mejoras sólo en zonas aisladas no hace ningún bien. Es por eso que también estamos invirtiendo en equipos de alta tecnología "Su
lema es: El presupuesto es limitado, por eso
cada peso cuenta.
"En Chiapas usamos muchos sistemas de
imágenes de Siemens", dice de Jesús Velásquez
Montes. "Esto se debe principalmente a su alta
calidad. Los dispositivos baratos a menudo se
dañan después de un año. Si el proveedor no
tiene ni siquiera un representante en México,
puede tomar semanas para obtener piezas de
repuesto. La fiabilidad que ofrece Siemens significa que podemos tener un alto flujo sostenible de pacientes. Chiapas no es una región rica.
Por eso no podemos darnos el lujo de comprar
dispositivos baratos. Uno de nuestros dichos es
'Lo barato sale caro' - compre barato, pague
muy caro.
Esta es también la opinión de Hernández
Ortiz, Director Médico del Hospital Médica Sur
en Ciudad de México. La clínica tiene amplia
fama de ser una de las principales clínicas privadas del país. "Usted no tiene que ir a Chiapas
para observar los desequilibrios en el sistema
El Programa de Seguro Popular en México
paga el tratamiento de Luz.
"México invierte poco más del seis por
ciento del PIB en salud, lo que refleja un aumento considerable en los últimos años. Sin
embargo, en comparación con otros países,
este sigue siendo un porcentaje bajo ", explica Ortiz, durante una gira por los departamentos de radiología e imagenología. En
Alemania, el 11 por ciento del PIB se gasta
en la asistencia médica y en los EE.UU. la
cifra es del 18 por ciento. Sólo alrededor de
3,4 millones de mexicanos, de una población total de más de 120 millones, tienen seguro privado de salud. Para la mayoría,
Médica Sur es uno de los proveedores de
atención médica que pueden elegir.
Un funcionamiento no fiable causaría estragos en nuestros cálculos económicos ",
dice Ortiz. Su hospital tiene TC´s, equipos de
resonancia magnética e incluso tomógrafos
de emisión de positrones. "Hay aproximadamente 5.000 radiólogos en México, y 600 de
ellos trabajan sólo en Ciudad de México. Hay
solamente cerca de 30 en Chiapas. No es suficiente para establecer un gran equipo, y
nosotros también necesitamos médicos que
sepan cómo usar la tecnología y luego hacer
los diagnósticos apropiados ", dice.
Pacientes Privados, más Rentables. Es difícil atraer a los médicos bien entrenados a regiones remotas, como Chiapas. Muchos
médicos no quieren prescindir de las comodidades de la vida en una gran ciudad. Además,
hay más pacientes privados en las grandes ciudades. Los médicos mexicanos reportan que 20
tratamientos de pacientes con seguro privado
pueden hacerles ganar tanto dinero como un
mes de trabajo en un hospital público. El Dr.
Víctor Javier Flores Cruz, un pediatra, sin embargo, decidió trabajar en Chiapas en el Hospital de las Culturas en San Cristóbal - una
decisión que hizo toda la diferencia del mundo
para Luz, una niña de seis años.
Un vecino había disparado accidentalmente
a la niña en la cabeza con un rifle de 9 mm,
cuando lo estaba limpiando. El Dr. Flores recuerda el día como si fuera ayer. "La niña fue
llevada de inmediato a la sala de cuidados intensivos y recibió respiración artificial. Las imágenes de TC ayudaron a determinar la gravedad
y la ubicación exacta de los daños en el cerebro.
Sin embargo, sólo podíamos ver cómo sus signos vitales se deterioraban minuto a minuto.
Estábamos seguros de que iba a morir ", dice.
Sin embargo, después de 14 días Luz comenzó
a respirar por sí misma de nuevo. Hoy en día,
ella está jugando en casa con su hermano y los
hijos del vecino.
La madre y la abuela de Luz están sentadas
en el patio de su casa bajo el sol de la tarde y,
una vez más, miran todas las imágenes que
fueron hechas por los tomógrafos de Siemens
de la clínica. "Si la clínica no hubiera estado tan
cerca y tan bien equipada, Luz podría estar
muerta", dice su madre. Gracias al Seguro Popular, Luz recibió tratamiento gratuito.
Luz ahora salta alrededor del patio de su
casa, con una cinta rosa en el pelo. Ella todavía
no ha recuperado todas sus facultades; no
habla mucho, es rápidamente irritable, y parece retraída la mayor parte del tiempo. Un
muchacho del barrio coge una hoja seca y se
la da a Luz. La niña la recibe, y por un breve
instante una sonrisa ilumina su rostro, habitualmente inexpresivo. Su viaje de regreso a la
vida ha comenzado.
47
es a ados
53
Un Mundo de Riesgos
Fenómenos meteorológicos extremos
están desafiando las líneas vitales de
muchas ciudades y sistemas de energía. La protección de estas líneas de
vida y hacerlas a prueba de crisis, son
las tareas más importantes del futuro.
Las soluciones van desde redes eléctricas inteligentes y sólidas, en los
EE.UU., hasta nuevos conceptos de
suministro de energía para países enteros, como Japón. Páginas 53, 62,
66, 69
0
Cómo mantener las luces
encendidas
Según la Agencia Internacional de
Energía, los combustibles fósiles seguirán siendo importantes en el futuro. Con el fin de extraer petróleo del
fondo del mar, Siemens está desarrollando una red de energía para condiciones extremas, experimentadas a
profundidades de 3.000 metros. Las
energías renovables también están
ganando importancia - y plantean demandas especiales en las redes eléctricas. Páginas 60, 64, 69, 71
Resistiendo el aso del Tiempo
Décadas después de ser instaladas,
algunas tecnologías de Siemens siguen funcionando tan bien como
siempre. Una de ellas, la línea de
tranvía Comet, en la región eslovaca
de High Tatras, cumple un siglo de
edad. Página 78
0
El petito de los atos
por la Energía
La potencia de los computadores es
cada vez mayor, al igual que la demanda de energía de los centros de
cómputo. Siemens está respondiendo
con sistemas a prueba de fallos. Páginas 80, 82
Infraestructuras Resilientes | Escenario 2050
Cuarenta y cinco a os después
del huracán atrina, Aaron de
a os de edad, mira hacia atrás, en el pasado,
y le dice a su nieta
elinda cómo su ciudad na-
tal de Nueva Orleans se protege contra las tormentas extremas en el futuro. Un sistema de
alerta temprana, sensores de diques, y una red
de energía sofisticada se asegurarán de que la
ciudad sea más segura y que a sus habitantes
se les advierta con suficiente antelación. Hoy, él
se siente seguro y cómodo sentado en su terraza, mirando hacia el río
4
a sla ro e ora
Cuarenta y cinco a os después del huracán atrina, Aaron, de
a os de edad, le cuenta a su nieta elinda cómo su ciudad
natal de Nueva Orleans se está protegiendo contra el cambio
climático y futuras tormentas - y por qué él no querría vivir en
ninguna otra ciudad.
ississippi.
aron baja por las escaleras de su terraza con
pasos pequeños. Una mano está sosteniendo
la barandilla, mientras la otra sostiene un periódico. Todas las tardes viene aquí para leer el
periódico, porque aquí tiene la mejor vista de
su amado jardín. Palmeras frondosas proyectan
sombra sobre el césped prolijamente cortado,
y lirios, girasoles y flores de cayena crean manchas de color en todas partes. Su pequeño pa-
raíso se extiende hasta el dique, detrás del cual
se escuchan los murmullos del río Mississippi.
A lo lejos, los rascacielos del distrito financiero
de Nueva Orleans se erigen hacia el cielo.
Aaron se da cuenta de que el río se ha elevado un poco, después de las tormentas de la
semana anterior. Nueva Orleans está siendo golpeada por tormentas, cada vez más a menudo.
Este es uno de los resultados más visibles del
cambio climático. El nivel del mar alrededor de
la ciudad también ha aumentado de manera
constante. Sin embargo, ya nada puede perturbar a Aaron. Después de que el huracán Katrina
arrasó la casa de sus padres, él construyó una
nueva casa, en lo alto de las ruinas, y ha ocupado
este fuerte desde entonces. Aaron desenrolla su
periódico digital y descarga la edición del día.
Hoy empezaremos con las noticias locales.
4
Cómo Maduran las Ideas | Escenario 2050
Un artículo sobre un nuevo sistema de información municipal atrae inmediatamente su
atención. El gobierno de la ciudad quiere ofrecer a los ciudadanos información actualizada y
más precisa sobre inminentes tormentas. En
caso de una emergencia, también quiere emitir
planes de evacuación a la medida, gracias a una
base de datos completa. "Es interesante ver la
cantidad de datos a los que tienen acceso en la
actualidad," piensa Aaron. "Es probable que
también sepan que ahora mismo estoy sentado
en mi terraza y leyendo el periódico."
Una voz familiar lo saca de su ensueño.
"Abuelo, abuelo," llama su nieta Melinda, quien
acaba de salir de la escuela y corre a través de
la terraza para abrazar a su abuelo.
"No tan rápido, cariño! No soy tan joven
como antes ", dice Aaron, riendo. Melinda sonríe y se deja caer en una silla, a su lado. "Tienes
razón. Hoy la Sra. Mitchell nos dijo todo sobre
el huracán Katrina y cómo eran las cosas en
aquel entonces. Le dije que habías experimentado todo en persona. Eso quiere decir que debes ser muy viejo! "
Aaron se inclina hacia atrás y su rostro se
pone serio, como siempre que piensa en la catástrofe ocurrida hace 45 años. "Eso realmente
fue hace mucho tiempo", dice. Melinda también ha cambiado su expresión, y Aarón presiente lo que ella quiere saber. "Abuelo, ¿puede
algo así sucedernos otra vez? Porque vivimos
justo al lado del río ... "
"No te preocupes por eso. Mucho ha cambiado desde entonces ", dice Aaron, señalando
el Mississippi. "Por ejemplo, mira los diques.
Hace treinta años no estaban completamente
reconstruidos, ni tenían miles de diminutos
sensores. Estos sensores miden constantemente el nivel de agua en el río. También registran la presión del agua, la humedad, la
temperatura, y si los diques están cambiando.
Los funcionarios de la ciudad pueden acceder
a los datos en cualquier momento. En otras palabras, ellos saben exactamente dónde están
los puntos débiles y las reparaciones que deben ser llevadas a cabo, para asegurarse de
que el dique esté seguro. Esto significa que no
tendremos sorpresas desagradables si una tormenta se acerca”.
Melinda asiente, satisfecha. Pero luego
piensa en otra pregunta: "Abuelo, la Sra. Mitchell nos dijo que hoy en día existen sistemas
de energía independientes, en toda la ciudad.
¿Qué hacen exactamente? "" Oh, eso es muy
simple ", responde Aaron. "Katrina causó apagones en muchos barrios. Es por eso que no podían bombear el agua fuera de la ciudad. Pero
hoy hemos reconstruido completamente nuestra red eléctrica. Permíteme explicarlo de esta
manera, "dice Aaron, mientras pasa la pantalla
50
Infraestructuras Resilientes | Tendencias
de su periódico digital para dejar el artículo
acerca de los sistemas de evacuación.
En la pantalla, que ahora está en blanco,
empieza a dibujar una serie de círculos. "Imagínate que todos estos círculos son pequeñas
islas", dice a Melinda. "Estas islas generan gran
parte de su propia energía, la cual usan ellas
mismas o la almacenan. Nosotros somos una
de estas islas - generamos electricidad con
nuestra turbina de viento en el jardín y con los
paneles fotovoltaicos en el techo. Podemos
vender la electricidad a buen precio, o almacenar la que no usamos, en nuestra batería en
el cobertizo. De esa manera, todavía tendremos electricidad, incluso si las grandes plantas
de energía fallan o si las líneas tradicionales
están dañadas”.
A Melinda, obviamente, le gusta la idea de
vivir en una isla. "Así que podemos hacer todo
nosotros mismos, sin depender de nadie?" pregunta con los ojos brillantes. "No del todo," dice
Aaron con una sonrisa, mientras empieza a conectar los círculos con unas líneas. "Imagina
que hay un apagón en el supermercado y toda
la comida congelada se descongela, o en un
hogar de ancianos donde dependen de equipos
importantes. En estos casos, por supuesto, enviaremos nuestra electricidad a los lugares
donde más se necesita”.
"Eso suena muy inteligente", dice Melinda.
Su abuelo se ríe. "Es tan inteligente, que otras
ciudades ahora quieren aprender de nosotros.
No hay que olvidar que el océano está aumentando y otras ciudades costeras como Nueva
York, Miami y Shanghai están en riesgo. Las autoridades quieren proteger a las personas que
viven en esos lugares y prepararlas de manera
más eficaz contra las tormentas, las cuales están haciéndose cada vez más fuertes”.
Melinda está pensando en todo lo que ha
oído y aprendido - sobre los diques, las islas, y
las personas que murieron durante la tormenta
o huyeron de la ciudad para nunca regresar.
"Abuelo ...", dice y brevemente vacila. "¿Por qué
no te fuiste después de Katrina?"
Ahora es el turno de Aaron para dudar. Su
mirada recorre una vez más su jardín y el horizonte de la ciudad, el cual ha cambiado tanto
en los últimos años. Oscuros nubarrones se
acumulan en la distancia, y puede oír un estruendo lejano. Piensa en sus amigos de antaño
- los que se alejaron, y también los que regresaron para construir una nueva vida, tal como
él lo hizo. También piensa en su familia, sus hijos y nietos, que afortunadamente nunca han
tenido que experimentar una catástrofe como
esa. "Tal vez es nuestra naturaleza ser un poco
tontos. Pero este es mi hogar, es todo lo que
soy. No quiero vivir en otro sitio ", dice.
Nicole Elflein
Las efímeras moscas de mayo sólo pueden
soñar con la vejez, pero la esponja gigante del
antártico, la Scolymastra joubini, parece haber
reclamado una especie de inmortalidad. Puede
vivir hasta los 10.000 años. Los investigadores
atribuyen su longevidad al hecho de que consume muy poco oxígeno y por lo tanto tiene un
metabolismo muy lento. En efecto, la esponja
crece en cámara lenta. Además, vive en temperaturas heladas. Es una de las criaturas que ha
aprendido, a lo largo de los siglos, a adaptarse
a su entorno.
Al igual que la esponja gigante, los asentamientos humanos son organismos de larga
vida. Sin embargo, no sólo representan una
proporción creciente de la población de la tierra, sino que son malos estudiantes a la hora
de adaptarse a su entorno. Según las Naciones
Unidas, 1,2 millones de personas murieron a
causa de los efectos de las condiciones mete-
Como demostró el huracán Sandy, los desastres
naturales pueden incapacitar grandes áreas, como
Fukushima (abajo) y la ciudad de Nueva York.
Un mundo de Riesgos
En los últimos siglos, la población se ha asentado cada vez más
en lugares del mundo que son vulnerables a fenómenos naturales extremos, como tormentas, inundaciones y terremotos.
Ya sea un tsunami en Japón o huracanes en Nueva York, sólo
con la ayuda de infraestructuras inteligentes y sólidas pueden
las ciudades armarse contra futuras catástrofes.
orológicas extremas, entre los años 2000 y
2012. "De acuerdo con el economista británico Lord Nicholas Stern, el daño causado al
final de este siglo podría alcanzar el 20 por
ciento del producto interno bruto mundial",
dice el profesor Peter Hoppe, Jefe del Área de
Investigación de Riesgos de Munich Re, la mayor reaseguradora del mundo (p. 56). Y
agrega que, Norteamérica es un riesgo particular: "En los últimos 30 años, experimentó un
aumento de casi cinco veces el número de catástrofes naturales."
Uno de estos eventos fue experimentado
recientemente por la ciudad de Nueva York. A
finales de 2012, el Huracán Sandy causó un
apagón masivo en el famoso horizonte neoyorquino. Sólo un pequeño punto de la metrópoli se salvó: Coop City, en el Bronx. Cuando
Sandy golpeó Nueva York, una central eléctrica de 40 megavatios (MW) de ciclo combi-
nado de Siemens continuó suministrando a
60.000 habitantes de la ciudad electricidad y
agua caliente (p. 53, 73). El elemento clave
aquí fue una microred - una red eléctrica esencialmente independiente.
En el 2013, Siemens ayudó a crear un escenario para la red eléctrica de Nueva York en colaboración con el Departamento de Planificación de la Ciudad y la consultora Arup. De
acuerdo con este escenario, si no se toman medidas de protección, los costos derivados de los
desastres naturales, como Sandy, podrían llegar
a $ 3 mil millones en los próximos 20 años. Por
el contrario, si se realizan inversiones en tecnología que hagan las redes eléctricas más inteligentes y sólidas, el daño podría reducirse a US
$ 2 mil millones. Nueva York ya ha tomado la
primera de tales medidas. Desde junio de 2013,
redes de transmisión a alta tensión en corriente
directa de Siemens han conectado las redes de
Nueva York y Nueva Jersey. Su propósito es asegurar que 660 MW de energía eléctrica adicional fluyan desde Nueva Jersey a través de un
cable de corriente directa de alta tensión, bajo
el río Hudson, para reforzar la fuente de alimentación de energía de la Gran Manzana.
Mientras tanto, los operadores de la red en
la parte continental de EE.UU., como Hawai,
cuentan con tecnologías de Siemens para hacer
que sus redes eléctricas sean más sólidas. Por
ejemplo, el sistema de gestión de redes inteligentes de Siemens ayuda a identificar instantáneamente las fallas en las redes, aislarlas, y
redirigir de forma segura la electricidad, evitando así los apagones (p. 58, 62, 69). Pero un
apagón es sólo el camino más rápido hacia el
caos. ¿Qué pasaría si, por ejemplo, el motor de
búsqueda de Google o el sistema de banca en
línea se cayeran por un día? Tales eventos podrían llevar a los habitantes de una ciudad al límite. Es por eso que los operadores de centros
informáticos confían en los sistemas de Siemens para salvaguardar sus fuentes de alimentación. Y eso no es todo: incluso un centro de
informática de Google en Texas se basa en
fuentes de energía renovables. Varias turbinas
eólicas de Siemens de la clase 2,3 MW le suministran energía (pág. 84).
Energía Renovable en Japón. Amenazas similares se enfrentan en todo el mundo. Estadísticas a largo plazo, elaboradas por Geo Risk
Research, en Munich Re, documentan que además de los EE.UU., hay otra región que es especialmente vulnerable: Asia-Pacífico. Alrededor del 40 por ciento de los desastres naturales
que han ocurrido desde 1980 han afectado a
esta región. Un evento en particular le quitó la
respiración al mundo: el megadesastre en Japón en marzo de 2011, en el que un gran terremoto y un tsunami arrebataron alrededor de
16.000 vidas. Además, convirtieron la central
nuclear de Fukushima Daiichi en casi un infierno nuclear. Hoy, sólo dos reactores nucleares operan en Japón, un país que solía generar
una tercera parte de su energía de las centrales
nucleares. Hasta hace poco, el país operaba 54
plantas de este tipo.
A pesar de que el primer ministro japonés
Shinzo Abe sostiene que las centrales nucleares
del país deben activarse, Japón tiene la intención de ampliar significativamente sus fuentes
de energía renovables. De acuerdo con la Asociación Japonesa de Energía Eólica, el país planea aumentar su producción de energía eólica
instalada de 2,6 gigavatios (GW) actualmente,
a aproximadamente 11 GW para el 2020.
Para el 2050 la producción de energía eólica
de Japón aumentará a alrededor de 50 GW. "Algunos de los mejores lugares para la genera-
51
Infraestructuras Resilientes | Tendencias
ción de energía eólica están en Hokkaido, en el
norte del país", dice Shoji Kobayashi, Director
Adjunto del Departamento de Planeación del
Medio Ambiente del gobierno de la ciudad de
Tokio. "Japón es uno de los mercados más
atractivos para la energía eólica en la región
Asia-Pacífico", añade Kay Weber, director general de la Unidad de Negocios de Asia Pacífico de
Siemens Wind Power. A partir del verano de
2014, seis turbinas eólicas sin engranajes de
Siemens, con una potencia de 3 MW cada una,
entrarán en servicio en la costa noroeste de la
isla japonesa de Honshu (p. 66).
Un dragón bajo Tierra. La Energía también
está apoderándose de las profundidades de la
tierra. De acuerdo con el Departamento del Medio Ambiente de Japón, el país podría potencialmente cosechar 34 GW de energía a partir
de fuentes geotérmicas. La potencia nominal
instalada de energía geotérmica en Japón es actualmente poco más de 0,5 GW. Sin embargo
hay un problema. Según un mito japonés, un
dragón vive en lo profundo, debajo de Japón.
Si él está de mal humor, escupe fuego y sacude
blemas antes de que un componente estructural se descomponga (páginas 74, 80, y 82).
Europa también está sumando rápidamente
las fuentes renovables a su mezcla de energía.
Por ejemplo, en su plan nacional de energía,
Italia se ha fijado el objetivo de aumentar la proporción de energías renovables del cinco por
ciento actual al 17 por ciento para el 2020.
Sin embargo, cuando las fuentes de energía
poco confiables, como el sol y el viento, están
conectadas a la red eléctrica, las fluctuaciones
en el suministro son inevitables. Es por eso
que, en el futuro, los sistemas de almacenamiento de energía, tales como Siestorage de
Siemens podrían contribuir a garantizar un suministro de energía estable. Un sistema Siestorage se encuentra actualmente en funcionamiento en Enel, el mayor proveedor de energía
de Italia. El sistema tiene una capacidad de 500
kilovatios-hora y una potencia de hasta 1 MW.
"Es el primer sistema grande de almacenamiento de iones de litio en Europa", dice Uwe
Fuchs, Gerente de Ventas de la División Advanced Power Systems and Storage, del Sector
Energy de Siemens. "Su control electrónico
(ver Pictures of the Future, Otoño 2011, p.
108). Con esto en mente, los expertos de Siemens en Noruega están trabajando en nuevas
tecnologías que pueden hacer frente a las condiciones más extremas. Una de ellas es una
fuente de energía confiable, que funciona sin
problemas incluso a profundidades de 3.000
metros bajo el nivel del mar (p. 60).
Según la AIE, la creciente demanda del petróleo se ha dado principalmente por el crecimiento del tráfico por carretera, que genera el
22 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono, siendo la segunda mayor
fuente de este tipo de emisiones, después de la
generación de energía (ver Pictures of the Future, primavera de 2013, p. 92). En vista de
ello, es vital reducir la congestión del tráfico, el
desarrollo de sistemas de propulsión más eficientes y reducir las emisiones de CO2. Aquí, los
sistemas de gestión de tráfico orientados al medio ambiente, de Siemens, podrían ayudar,
como lo demuestran proyectos piloto en varias
ciudades alemanas.
Sin embargo, la experiencia ha demostrado que estos objetivos sólo pueden alcan-
Sistemas flexibles y resistentes son cada vez más importantes, tanto si están en Hawai (izquierda), en las profundidades del océano (en el centro)
o en áreas geotérmicas activas.
la tierra. En otras palabras, en regiones donde
los volcanes bullen y las placas tectónicas chocan, es frecuente la actividad sísmica.
Estas condiciones geográficas difíciles requieren turbinas de vapor especialmente adaptadas. Por esto, un equipo de Siemens está trabajando en turbinas optimizadas, equipadas
con un sistema de apagado automático. En
caso de que ocurra un terremoto, pueden cambiarse rápida y seguramente a un estado de reposo, con el fin de evitar daños (p. 71).
Los investigadores de Siemens están trabajando también en una mejora en el proceso de
evaluación en tiempo real de los datos de sensores de turbinas y locomotoras. La información
resultante ayuda a determinar las cargas mecánicas, predecir las averías, e identificar los pro-
52
mide constantemente el voltaje y la frecuencia
de la red. Dependiendo del nivel de la demanda, Siestorage almacena la energía de la
red o la libera. "(P. 64).
Invertir en Soluciones Integrales. Según la
Agencia Internacional de Energía (AIE), los
combustibles fósiles seguirán siendo una parte
clave de la matriz energética mundial en el futuro. Debido a su importancia para la economía
mundial, han sido subsidiados con una suma
de 523 mil millones de dólares en 2011, un 30
por ciento más que en el 2010. Sin embargo,
las reservas de petróleo de la tierra están disminuyendo, y los nuevos depósitos, por ejemplo,
en las profundidades del océano, ahora deben
ser aprovechados con gran esfuerzo y gasto
zarse si las ciudades invierten en soluciones
integrales. En otras palabras, las tecnologías
de este tipo deben ir de la mano con la expansión de los sistemas de transporte masivo,
ofertas de carsharing y el desarrollo de vehículos de bajas emisiones (p. 76). Este paquete
parece ser esencial, teniendo en cuenta el hecho de que unos 9,5 millones de personas habitarán la tierra en el 2050. Más de 6,5 mil
millones vivirán en centros urbanos, y muchas de ellas, al igual que hoy, se establecerán
en las costas y en las regiones afectadas por
los fenómenos meteorológicos extremos. Entonces, será aún más importante tener infraestructuras que sean lo más robustas y eficientes, como sea posible.
Hülya Dagli
Infraestructuras Resilientes | Ciudad de Nueva York
Nueva York fue noqueada brevemente por
Sandy. Ahora, la ciudad se está equipando
contra futuros desastres.
Asegurar la Ciudad
La supertormenta Sandy logró poner a la "ciudad que nunca
duerme" en modo de pausa, en octubre pasado. En la estela de
la tormenta, sin embargo, esta ciudad de ocho millones de habitantes, está tomando medidas para garantizar que sus cinco
distritos sean capaces de hacer frente a los retos que plantea el
cambio climático.
Union Square es normalmente muy concurrida. En un día típico, los enjambres de viajeros del metro pasan a un ritmo acelerado. Los
estudiantes universitarios hacen uso del parque
durante un descanso, entre clases. Los artistas
callejeros de todo tipo demuestran sus diferentes talentos, mientras que los niños juegan al
ajedrez en la acera. Los hombres y mujeres de
negocios se detienen a tomar un poco de aire
fresco o a fumar. Los turistas pasan en un flujo
constante, absorbiendo la vitalidad de la atmósfera, y tal vez tomando algunas fotos.
Cuando un estudiante de la Universidad de
Nueva York, Alyssa Torske y algunos amigos se
aventuraron a salir de su dormitorio por la noche, después de que Sandy golpeó la Gran
Manzana, Union Square había cambiado. La
ciudad estaba a oscuras. No había carros. Tampoco gente. Señales de tráfico, arrancadas de
sus postes de acero, tejas y ramas cubrían el
suelo. Los únicos sonidos que se oían eran las
sirenas de emergencia y el rugir del viento. "Las
calles oscuras y sin vida se parecían a los efectos
de un apocalipsis zombi - como en la película
Guerra Mundial Z", recuerda Torske.
Sandy cobró la vida de 41 neoyorquinos. La
tormenta dejó más de 800.000 residentes de
la ciudad de Nueva York sin energía. Un aumento de cuatro metros de altura del nivel del
mar, llevó 500 millones de toneladas de agua
de mar al borde de la ciudad, inundando el Bajo
Manhattan. Las inundaciones dañaron puentes, túneles y carreteras, y el sistema de metro
quedó fuera de servicio durante casi una semana. Las empresas y negocios se vieron obligados a cerrar. La Bolsa de Nueva York estuvo
cerrada durante dos días consecutivos. El
costo? Aproximadamente $ 19 mil millones en
daños y la pérdida de la actividad económica.
Sandy no tenía precedentes. Sin embargo,
en los últimos años, NYC, que comprende los
distritos de Manhattan, Queens, el Bronx, Brooklyn y Staten Island, ha estado experimentando un aumento de fenómenos meteorológicos extremos. El huracán Irene pasó en
agosto de 2011. Los tornados han azotado la
ciudad con mayor frecuencia, desde 2007. Y,
cada vez más, las olas de calor del verano también son más extensas (p.56).
El año más caluroso registrado en la historia
de Estados Unidos fue el 2012. Y los científicos
advierten que las temperaturas medias seguirán
aumentando. Según expertos, convocados por
el alcalde Bloomberg, los niveles del mar en esta
región podrían aumentar en más de 75 centímetros para el año 2050. El número de neoyorquinos en riesgo en zonas de inundación se espera que aumente al doble de 800.000
personas. En el mismo período de tiempo, el
porcentaje de plantas de energía de la ciudad
en las regiones vulnerables se elevará del 53 al
97 por ciento. En el 2050, una tormenta como
Sandy costaría alrededor de $ 90 mil millones
del presupuesto de la Gran Manzana, predice la
reaseguradora mundial Swiss Re.
Sandy demostró la necesidad que tiene
Nueva York de mejorar la capacidad de adaptación de sus infraestructuras. Para esto, el alcalde Bloomberg lanzó un plan de $ 20 mil mi-
53
Izquierda: Un enlace HVDC estabilizará las redes de energía en las ciudades de Nueva York y Nueva Jersey. Derecha: la planta de cogeneración de
energía y calor de Co-op.
llones para invertir en medidas de resiliencia
para fortalecer NYC. El informe describe los planes de mejora de los códigos de construcción
para proteger infraestructuras críticas, y la inversión en medidas de protección contra las inundaciones, tales como muros de contención,
diques y mamparos, para proteger a la ciudad
de sus 520 millas de costa. "Poco a poco, durante muchos años e incluso décadas, podemos construir una ciudad capaz de prepararse
mejor, soportar más y superar cualquier cosa",
dijo el alcalde.
Gigantescos muros de contención ayudarán
a mantener el agua fuera de la ciudad, pero la
creación de resiliencia también requiere inversiones en tecnología para permitir una mayor
redundancia, comunicación, descentralización
y tiempos de respuesta más rápidos durante
una emergencia. NYC está trabajando con Siemens en la creación de una serie de proyectos
de edificios con capacidad de recuperación.
Un gran proyecto que ya ha mejorado la resistencia de la zona de Nueva York es la tecnología de Siemens de transmisión a alta tensión
en corriente directa (HVDC), que puede transmitir la electricidad a largas distancias con muy
bajas pérdidas. Una línea HVDC, suministrada
por Siemens ha estado conectando la red eléctrica de Nueva Jersey a la red de la Gran Manzana desde junio de 2013, la cual entrega una
carga adicional de 660 MW de energía a la ciudad, según sea necesario. Si bien, existen interconexiones de transmisión existentes entre
la red de NJ y la de NYC, este vínculo facilita la
capacidad adicional y la funcionalidad, en
cuanto a una respuesta rápida. En otras palabras, se pueden estabilizar ambas redes y reducir el riesgo de apagones. Un proyecto similar
se completó en 2007, cuando Siemens suministró un enlace de transmisión HVDC para ayudar a estabilizar el suministro de energía a Long
Island. Desde entonces, Long Island ha estado
recibiendo el 20 por ciento de su energía de NJ,
beneficiándose de una energía diversa, a menor costo, incluida la energía renovable.
One World Trade Center (WTC 1), cuando
se finalice a principios de 2014, será un brillante ejemplo de tecnología de capacidad de
recuperación y resiliencia. El sistema de distribución de energía eléctrica de Siemens, incluyendo 1.443 metros de ahorro de espacio con
Sentron Busway, en lugar de cables de energía
convencionales y conductos, así como la protección del circuito, ayudarán a asegurarse de
que el suministro de energía para el edificio
más alto de la ciudad sea estable y seguro.
Además, será posible apagar inmediatamente
la fuente de alimentación, si hubiera una sobretensión. La tecnología de conmutación de
Siemens también se ha instalado en el WTC 1;
y la estación de tren, que sirve al nuevo World
Trade Center, ha sido equipada con equipos de
baja tensión y con tecnología de automatización que operará el sistema de ventilación de
emergencia del edificio - incluso bajo circunstancias críticas.
La Realidad de los Desastres Naturales de Nueva York
Daños a la red del metro de Nueva York, de acuerdo con una investigación de NYC Metro Grid
2011: Ola de calor,
temperaturas hasta 40 ° C
2010: Ventisca - Ráfagas de viento
de 100 km / h , 50 cm de nieve
Año
2010
2011
Apagones, cierre de las
líneas del metro
Los daños y la pérdida de energía:
45.000 clientes afectados
54
Evento
Sandy – Tormenta con ráfagas de viento de
130 km/h - olas de 4 mts. de altura por marea
2012
400 millones de dólares en
daños a la red eléctrica
Apagones: 139.000
clientes afectados
Costos/
daño
Fuente: Hazards and Risk Review, NYC Metro Grid
2010: Tornados, vientos
de 200 Km/h
Redes Inteligentes de Energía. Sandy
puso enorme presión sobre la red eléctrica de
Nueva York, dejando sin electricidad a la mayor parte del Bajo Manhattan durante días, y
a algunos barrios incluso durante semanas.
En el caso de Alyssa, no tener energía eléctrica significó varios días sin luz, sin calefacción, sin agua potable, y caminatas de 20 pisos a su dormitorio. Otras instalaciones
críticas también se vieron afectadas. Generadores de emergencia fallidos obligaron a importantes hospitales, como el Langone Medical Center y el Centro Hospitalario Bellevue de
la Universidad de Nueva York a evacuar a cientos de pacientes.
Pero una comunidad estaba mejor preparada: Co-op city, un barrio residencial en el
Bronx. La comunidad se basó en su propia
planta de energía de 40 - MW de cogeneración de calor y electricidad (CHP), instalada
por Siemens, para que todo funcionara durante la tormenta. Gracias a esta solución, los
residentes tenían electricidad, calefacción y
agua corriente, mientras que gran parte de las
zonas de los alrededores estaban sin electricidad. Co-op fue capaz de depender de su
propia micro-red para mantener el sistema
eléctrico funcionando.
En el futuro, las redes inteligentes deberán
ser igualmente confiables. Desde agosto de
2011, Siemens ha estado trabajando al lado
de Con Edison, la compañía de servicios públi-
Siemens está ayudando a One World Trade Center (izquierda) y al metro de Nueva York a ser más resistentes ante fallas del sistema.
cos más grande de Nueva York, en un proyecto
de integración de redes inteligentes –(Smart
Grids). Gracias a un software especial de integración, interfaces de datos estandarizadas y
la tecnología de visualización sofisticada, los
empleados de Con Edison pueden obtener
una visión general de la situación de la red y
la capacidad de respuesta a la demanda de los
recursos disponibles, tales como generadores
de emergencia. Es más, la información está
disponible en tiempo real. Así, el operador
puede decidir rápidamente si aliviar la carga
es necesario. Si hay picos de demanda en un
día caluroso de verano, por ejemplo, el operador es capaz de enviar una solicitud de restricción específica a un activo de demanda-respuesta, como un edificio comercial. Junto a
Con Edison, Siemens está trabajando actualmente en una ampliación de esta solución.
Según Mayur Rao, quien dirige el grupo de
Integración Empresarial y Cyber Security Services dentro de Siemens, la red de NYC se beneficiaría de una mejor integración en la demanda-respuesta y una mayor diversificación
de la capacidad de generación eléctrica, lo que
podría significar una mayor integración de las
energías renovables. "La infraestructura de
Manhattan se puede ampliar sólo un poco más;
pero es importante que exista una integración
de más fuentes de redes inteligentes, basadas
en la demanda-respuesta, para satisfacer la creciente demanda y aliviar las sobrecargas de la
red ", dijo Rao.
Un día sin electricidad le costaría a NYC $1
billón de dólares, según el Informe de RUI, elaborado en 2013 por Siemens, la Asociación
Regional de Planeación, y la consultora Arup.
El mismo estudio calcula que el costo de la reparación de la red eléctrica de la ciudad por
tormentas como ésta, podría ascender a $3 billones en los próximos 20 años. Invertir la
misma cantidad en la tecnología inteligente,
sin embargo, reduciría esta cifra en $ 2 billones, y generaría $ 4 billones, debido a una mayor eficiencia.
Los Metros de NY: Viajando en Tecnología. Una infraestructura sólida también es necesaria cuando se trata de ir de un lugar a otro.
Gwen Shockey vive en un lugar de Manhattan
que está cerca de Harlem. Ella necesita llegar
a Midtown, donde trabaja como ilustradora
médica todos los días de la semana. Para hacer
el viaje, Gwen confía en el metro. Cuando el
servicio de metro fue suspendido, como consecuencia de Sandy, Gwen no pudo ir a trabajar durante una semana. "Me hizo darme
cuenta de lo increíblemente dependiente que
soy del metro," dijo ella.
Gwen es una más de 5,7 millones de personas que dependen del sistema del metro de
Nueva York todos los días. El sistema, que entró
en servicio hace más de 100 años, es uno de los
más antiguos del mundo y debe ser continuamente actualizado. Desde 1999 Siemens ha jugado un papel importante en este proceso. Por
ejemplo, la línea L, entre Chelsea (Manhattan)
parte de la red del metro, mediante el seguimiento de hasta 220 trenes simultáneamente,
en tiempo real. La mayor ventaja de esta tecnología es la información que proporciona.
Como resultado, los operadores pueden monitorear de cerca los acontecimientos y responder rápidamente en caso de emergencia por ejemplo, con la evacuación de un tren en
un túnel o el re-enrutamiento de trenes hacia
líneas no afectadas. Estas tecnologías trabajan
juntas para crear un sistema de comunicación
y control centralizado, preparado para situaciones peligrosas.
¿Cómo puede el sistema del metro de
Nueva York ser aún más resiliente? Paul Eliea,
quien gestiona los proyectos de TI en Siemens
Mobility en Nueva York, cree que un sistema de
detección centralmente controlado, podría ser
un elemento clave para la solución del sistema.
"A medida que el agua entra en el sistema, en
cualquier cantidad que sea operacionalmente
Un día de corte de energía en Nueva York cuesta un estimado de $ 1 billón de dólares – dinero que sería mejor
gastado invirtiendo en infraestructuras inteligentes.
y Canarsie (Brooklyn), utiliza tecnología de control de trenes de Siemens. Este sistema de señalización por radio permite que los trenes puedan
comunicarse entre sí y con el centro de control.
Esto aumenta la frecuencia de los trenes. La tecnología también reduce la necesidad de equipos
en tierra y utiliza una red de fibra óptica para la
comunicación con equipos críticos en la vía.
Esto significa una mayor capacidad de resistencia, debido a que el equipo se puede colocar en
lugares más seguros. Los equipos de radio que
se encuentran a lo largo de la vía se pueden retirar a tiempo, si hay una alerta de inundación,
como en el caso de Sandy.
Otra tecnología de Siemens que se puso en
servicio en 2008 controla ahora una tercera
significativa, los sensores indicarán el problema
a un centro de control y darán información en
tiempo real para observar cómo se está desarrollando la situación ", dice.
Esto demuestra que las tecnologías de alto
rendimiento y resistentes están jugando un papel importante en la estabilización de las infraestructuras críticas de la ciudad de Nueva
York, desde su red eléctrica hasta el sistema de
transporte. Y en una escala más pequeña, sus
habitantes también están haciendo inversiones
en resiliencia. "Después de la tormenta me
compré una bicicleta plegable", dice Gwen.
"Ahora tengo mi pequeña bici, así nunca más
me quedaré atascada."
Sara Sauer
55
Infraestructuras Resilientes | Entrevista
En los últimos años, EE.UU. ha experimentado supertormentas como Katrina
y Sandy, y Alemania ha vivido inundaciones severas en el 2013. ¿Son estos eventos " que se ven una vez en un siglo"
cada vez más frecuentes ahora - o es
que los medios de comunicación los exponen hoy más que nunca?
Höppe: No cabe duda de que una mayor información acerca de los fenómenos meteorológicos extremos está más disponible hoy a
través de Internet y los medios de comunicación. Como resultado, tenemos la sensación
de que este tipo de eventos son cada vez más
nómenos, que sólo puede explicarse por los
cambios en la atmósfera.
¿Están siendo los patrones climáticos
cada vez menos estables, debido a que la
atmósfera se está calentando?
Höppe: El cambio climático se define por el
cambio en la temperatura media global. El
daño que vemos se debe principalmente al
hecho de que un clima más caliente significa
océanos más cálidos. Por ejemplo, la capa de
hielo en el Océano Ártico se derrite de manera significativa en el verano. En el 2012
esta capa de hielo disminuyó a un nivel extre-
Cuando los niveles de CO2
El profesor Peter Höppe,
de 59 años, estudió meteorología y biología humana y
obtuvo un Ph.D. en física.
Actualmente se desempeña
como Jefe del Área de Riesgos del Centro Corporativo
de Investigaciones Climáticas de Munich Re, la mayor
reaseguradora del mundo.
Anteriormente ocupó diversos cargos en las áreas de
bioclimatología, meteorología aplicada y medicina del
trabajo y del medio ambiente en la Universidad
Ludwig Maximilian, de Munich. También ha llevado a
cabo investigaciones en la
Universidad de Yale, en
EE.UU. y en la Universidad
de Recursos Naturales y
Ciencias de la Vida en Viena,
Austria. Se ha desempeñado como miembro del
Consejo Asesor de Calentamiento Global del Gobierno
de Baviera desde el 2007.
56
frecuentes. Sin embargo, también es claro
que los fenómenos meteorológicos dañinos,
de hecho, están en ascenso. De acuerdo a
nuestra base de datos mundial de los desastres naturales y los daños que causan, el número de eventos climáticos extremos casi se
ha triplicado en los últimos 30 años. Y especialmente significativo es el aumento de las
inundaciones. También ha habido un ligero
aumento en las tormentas; desde 1980 el número de tormentas ha aumentado en un 250
por ciento. Por otro lado, no ha habido ningún
aumento significativo de los eventos geofísicos, tales como terremotos, erupciones volcánicas y tsunamis.
¿Se puede culpar de todo esto al cambio
climático?
Höppe: No podemos categóricamente decir
que un determinado fenómeno meteorológico fue causado únicamente por el cambio
climático. Sin embargo, es cierto que las condiciones meteorológicas han ido cambiando
continuamente durante los últimos 30 años.
Estos cambios no se pueden explicar por un
ciclo climático natural - o al menos no por
ninguno que conozcamos hoy. En otras palabras, hay fuertes indicios de que el cambio
climático hecho por el hombre está jugando
un papel importante aquí. Otros factores
también están involucrados, como el crecimiento de la población y la cantidad de
gente que ahora vive en las áreas que son
susceptibles a fenómenos meteorológicos
extremos. Pero incluso si se toman en cuenta
estos factores hay un aumento de estos fe-
madamente bajo, muy por debajo de lo que
se esperaba. Los cambios en las temperaturas
superficiales del océano conducen a una mayor evaporación, y este vapor de agua es lo
que acelera nuestra "máquina del clima" global, a un nivel superior. Todo el sistema ahora
obtiene más energía, ya que el vapor libera su
calor de evaporación cuando se condensa y
forma nubes. Esta energía es el combustible
que impulsa las tormentas tropicales, las tormentas severas y las fuertes lluvias.
Hay indicios de que el aumento de la
temperatura global se ha detenido en los
últimos 15 años. ¿Cómo es eso posible?
Höppe: Estamos tratando con un sistema
complejo, en el cual varios ciclos climáticos
naturales están interactuando con un aumento, más o menos lineal, causado por los
seres humanos. Esto significa que hay fases
repetidas en las que el aumento no es percibido, o en donde la temperatura del planeta
en realidad disminuye ligeramente durante
un período de varios años. En algunos casos,
esta disminución se debe a otros efectos antropogénicos. Por ejemplo, la disminución de
la temperatura media en la década de 1960 y
principios de los 70, se suele atribuir a los altos niveles de contaminación del aire en ese
período. El smog sobre Europa y América del
Norte bloqueó parte de la radiación solar, desencadenando así un efecto de enfriamiento
ligero. Como resultado, muchos países introdujeron una legislación medioambiental más
rigurosa y mejoras en la calidad del aire. En
otras palabras, el aumento de la temperatura
fue velado por otros procesos antropogénicos,
tales como las emisiones de partículas que
causaron la contaminación.
Qué ha pasado durante los últimos
diez años?
Höppe: La temperatura global no está aumentando tan agudamente ahora como lo
hizo en los años 80 y 90. Hemos experimentado un número desproporcionado de eventos por el fenómeno de La Niña en la última
década. La Niña y su estado opuesto, El Niño,
son fenómenos del Pacífico sur, pero tienen
un impacto en casi todas partes del mundo.
¿Las fluctuaciones en la radiación solar
pueden tener un efecto significativo en
las temperaturas?
Höppe: La radiación solar está sujeta a ciclos,
los más cortos duran alrededor de 11 años.
Actualmente estamos en una fase de máxima
actividad solar, que sin embargo es muy débil.
Los ciclos solares tienen muy poca influencia
en la temperatura global promedio, ya que representan menos de 0.1 grados Celsius. Los
estudios también han demostrado que incluso si este bajo nivel de actividad solar continúa durante las próximas décadas, su impacto
será marginal. Básicamente, un bajo nivel de
Un estudio ha encontrado que inundaciones de "una vez cada 50 años" serán "una
vez cada 20 años-" durante los próximos 30
años. También vamos a ver un aumento en
las tormentas durante el verano. En otros
continentes, el cambio climático tendrá sobre todo un impacto en las tormentas tropicales - por ejemplo, los huracanes en los
EE.UU. y los tifones en Asia. Hay indicios
claros de que estas tormentas serán más
extremas debido al cambio climático, lo
que hará que se obtenga más energía, a
partir de los niveles más altos de vapor de
agua en el aire.
Suben, los Fenómenos Climáticos Abundan
Estas son fluctuaciones naturales, en las que
la superficie de los océanos o bien es más fría
(La Niña) o más cálida (El Niño). Los años de
La Niña dieron como resultado un ligero descenso en la temperatura media global. El año
pasado fue uno de los más cálidos años de La
Niña. En otras palabras, hemos tenido una situación en la que los ciclos de enfriamiento
natural del clima se superponen con el aumento antropogénico. Cuando termine este
ciclo de La Niña, podemos esperar temperaturas globales mayores, de nuevo.
En resumen, los océanos tienen un gran
impacto en nuestra experiencia con
el clima?
Höppe: Sí. Algunos estudios muestran que
los océanos han absorbido más calor durante
los últimos años que nunca antes. Esto significa que parte de la energía excedente producida por los seres humanos se ha canalizado a
los océanos. Mientras esto siga así, nos ofrece
una ventaja porque significa que el ambiente
no se está calentando tan rápido, y hace más
lento el calentamiento global. Sin embargo, el
calor permanece en el sistema - sólo que está
almacenado en los océanos. Cuando el agua
se calienta desde el fondo del mar se eleva a
la superficie, y libera este calor a la atmósfera.
Así que se puede ganar un poco de tiempo,
pero no hay manera de detener el proceso, en
general. Sin embargo, hay algunos signos de
interrogación en torno a todo esto. Los investigadores del clima son conscientes de que las
complejas interacciones involucradas hacen
todas sus teorías algo inciertas.
actividad solar nunca será capaz de compensar el calentamiento global.
¿Cuántas inundaciones y tormentas
como Sandy podremos esperar
en el futuro?
Höppe: Eso es muy difícil de predecir. Es
claro que muchas cosas han cambiado en
América del Norte en los últimos 30 años.
Este es el continente con mayor aumento de
fenómenos meteorológicos extremos que
producen graves daños. Estos fenómenos
meteorológicos han aumentado allí casi
cinco veces en los últimos 30 años. Desde
tormentas de nieve, hasta incendios forestales, tornados, tormentas tropicales, inundaciones y sequías. Los tornados son los más
comunes en EE.UU. porque no hay cadenas
montañosas para mantener separados el aire
frío del Ártico de las masas subtropicales de
aire caliente, como es el caso de Asia y Europa. Es pues, un laboratorio de cambio climático, donde se pueden ver los efectos de
los cambios en su forma más extrema.
¿De qué deben preocuparse las personas
en Europa y Asia?
Höppe: Después de Suramérica, Europa ha
registrado los menores incrementos en los
fenómenos meteorológicos extremos. Estos
dos continentes experimentan principalmente un aumento de olas de calor y sequías, aunque también habrá más lluvias.
Esto ya es evidente.
¿Cuál es la magnitud del daño previsto
para el resto del siglo?
Höppe: El daño seguirá siendo manejable en
Europa, el sistema de seguros será capaz de
manejarlo. Los expertos creen que el costo de
los daños causados por las tormentas de verano en Alemania aumentará en un 30 por
ciento durante los próximos 30 años - o un 1
por ciento por año. La situación será diferente
en las regiones donde el clima ya es inestable.
Por ejemplo, existe la preocupación de que el
cambio climático podría alterar fundamentalmente la naturaleza de los monzones en India. El economista británico Lord Nicholas
Stern estima que el daño global causado por
los fenómenos meteorológicos extremos podría ascender hasta el 20 por ciento del producto interno bruto mundial para fines del siglo, si no se toman medidas ambiciosas para
luchar contra el cambio climático. Por el momento, no se ve como si fuéramos a tomar tales medidas. La gente en los países en desarrollo es la más afectada, ya que el clima ya
es extremo en muchas de estas naciones. Por
lo tanto, incluso pequeños cambios podrían
amenazar la supervivencia de poblaciones enteras. Además, la gente en estos países no
cuenta con los medios para hacer los ajustes
necesarios. La Iniciativa Munich Climate Insurance (MCII) que nosotros hemos establecido
para incluir soluciones de seguros como parte
de las negociaciones sobre el cambio climático, puede ayudar a los países en desarrollo a
hacer ajustes.
57
¿Qué más pueden hacer las regiones
afectadas con el fin de estar mejor
preparadas?
Höppe: Incluso si se establecieran medidas
muy ambiciosas de protección del clima hoy,
no seríamos capaces de evitar el cambio climático en este punto. Sólo podemos frenar el
proceso y adaptarnos a los cambios que esperamos ver. Hay mucho por hacer en términos
de medidas de protección contra inundaciones, por ejemplo. También tenemos que establecer sistemas de alerta para olas de calor e
invertir más en la construcción de sistemas de
gestión y de aire acondicionado en lugares
como hospitales y residencias de la tercera
edad. Usted recordará que 70.000 personas
murieron durante la ola masiva de calor en
Europa en el 2003. EE.UU. debe reforzar sus
códigos de construcción para asegurar una
mejor protección en las tormentas. Además,
las personas deben ser disuadidas de construir
casas cerca de la costa, y en su lugar construir
zonas de amortiguamiento especiales.
Si me durmiera hoy, y despertara dentro
de 50 años, ¿qué clase de mundo encontraría al despertarme en el año 2063, si
el calentamiento global continúa al
ritmo actual?
Höppe: Si se despierta en Alemania, la primera cosa que le gustaría sería un aire acondicionado, ya que las olas de calor extremas,
como la de julio de 2003 se habrán convertido
en norma en Europa. La distribución de la temperatura en julio de 2003 fue un evento meteorológico que se llevaba a cabo una vez cada
500 años. Sin embargo, los modelos climáticos
de proyección actuales muestran que la probabilidad de un verano como el del 2003 se incrementará tanto, a mediados de siglo, que podremos esperar que ocurra una vez cada dos o
tres años. Las cosas serán peores en las regiones del sur, donde el cambio climático ya está
haciendo la agricultura más difícil. Si las cosas
no cambian mucho en estas regiones, la supervivencia de poblaciones enteras podría estar en
peligro a largo plazo, y mucha gente se verá
obligada a huir. Irán a lugares donde la calidad
de vida sea relativamente buena. Esto, a su
vez, dará lugar a tensiones y problemas políticos en las regiones a donde viajen. La producción de alimentos es también un problema importante, ya que los cultivos emigrarán de
EE.UU. hacia Canadá, por ejemplo. Rusia podría
beneficiarse en gran medida por el cambio climático. Podría convertirse en el "granero del
mundo" debido a su enorme cantidad de tierra,
que hoy no se utiliza en su mayoría para la agricultura, ya que hace demasiado frío.
Entrevista de Florian Martini.
58
Infraestructuras Resilientes | Datos y Pronósticos
Una Gama
Creciente de Riesgos
Las infraestructuras urbanas se enfrentan cada día
Los ataques cibernéticos también están siendo reco-
más a nuevos desafíos como consecuencia de los desas-
nocidos cada vez más como una amenaza para las prin-
tres relacionados con el clima, los ataques cibernéticos,
cipales ciudades. Por ejemplo, en un estudio publicado
y a un amplio espectro de otros peligros. Según los cál-
recientemente llamado "Riesgos Globales de Seguridad TI
culos realizados por Munich Re, una compañía reasegu-
Corporativa," el proveedor de seguridad en TI, Kaspersky
radora, los desastres naturales causaron daños económi-
Lab concluye que los ciberataques contra las principales
cos por un total de $ 160 billones de dólares en todo el
empresas con más de 1.500 empleados en Europa, cues-
mundo en el 2012. Alrededor del 67 % de los daños se
tan unos € 495.000 en promedio por ataque. Esto incluye
produjeron en los Estados Unidos. Estos desastres inclu-
el costo de llenar los vacíos de seguridad para eliminar las
yeron una gran sequía en el Medio Oeste, varios torna-
interrupciones y la instalación de medidas preventivas
dos, y el más importante, el huracán Sandy, el cual causó
adecuadas, que cuestan € 63.000 en promedio. Para las
$ 50 billones en daños. Según las autoridades regionales
pequeñas y medianas empresas, estos costos pueden as-
respectivas, en el año 2011 los terremotos provocaron
cender a un cinco por ciento de la facturación anual.
El Creciente Impacto del Cambio Climático en el PIB
Pérdidas en el PIB (p.e, interrupciones en la producción) en % debido al cambio climático1
Hoy Escenario
2030
1
10
19
8
1
6
GB
2
12
3
Florida
n/a
Mali
9
5
Guyana
4
China
2
India
2
0
Tanzania
Samoa
1
Con base en el análisis de las regiones seleccionadas en cada uno de los países (Mopti, Malí, Georgetown, Guyana, Hull,
GB, el norte y el noreste de China, Maharashtra, India, las regiones centrales de Tanzania; sureste de Florida, Estados
Unidos) y en el peor escenario, los valores que los estudios y expertos consideran que es posible para el año 2030.
costos de reconstrucción de entre el 8 y 9% del producto
Sin embargo, muchos de los ataques cibernéticos
interno bruto de Nueva Zelanda, y de € 220 billones
pueden evitarse si las empresas toman medidas preven-
aprox. para Japón.
"Estos desastres demuestran el tipo de eventos
que tendremos que enfrentar con frecuencia en el fu-
tivas anticipadas. Por ejemplo, invertir adecuadamente
en un software de seguridad, así como en programas de
hardware y entrenamiento para sus empleados.
turo", explica el profesor Peter Hoppe, Jefe del Área de
"El gran daño, debido a los desastres relacionados
Riesgos del Centro Corporativo de Investigaciones Cli-
con el clima, muestra que son necesarios mayores es-
máticas de Munich Re. En el futuro, señala él, habrá
fuerzos de prevención ", dice Torsten Jeworrek, miembro
por ejemplo más sequías en América del Norte y más
de la Junta Directiva de Munich Re. En este caso, el aná-
tornados en la parte norte de la costa este de EE.UU.
lisis del costo-beneficio es una ayuda importante para la
De acuerdo con un análisis reciente realizado por cien-
toma de decisiones. Se comparan los costos de los posi-
tíficos de la Universidad de Tokio, el sudeste de Asia,
bles daños y pérdidas, con los costos de prevenir o mini-
India, África del Este, y América del Sur pueden verse
mizar el daño.
afectados con mayor frecuencia en el futuro. Según
Por ejemplo, la Barrera del Támesis en Londres, que
cálculos de la ONU, el número de personas expuestas
fue construida en el año 1953 después de una inunda-
a los riesgos de inundaciones en el este de Asia crecerá
ción, costó el equivalente actual de cinco mil millones de
de 18 millones en el año 2000, a entre 45 y 67 millo-
libras esterlinas. Sin ella, una nueva inundación podría
nes para el 2060.
causar daños que cuestan alrededor de 30 mil millones
Fuente: McKinsey, Shaping Climate-Resilient Development, 2009
de libras esterlinas - seis veces más - de acuerdo con un
mismo tiempo, redes con capacidad de comunicación
llones de dólares se invertirán en la renovación del sis-
análisis realizado por ARUP y Siemens en 2013.
más rápida y de intercambio de datos, permiten reaccio-
tema de aguas de la bahía de la ciudad, que incluye pre-
Un estudio en el 2012, realizado por Frost & Sullivan
nes rápidas y eficaces. De acuerdo con un estudio de
sas, embalses, oleoductos, estaciones de bombeo y plan-
concluye que la industria y los gobiernos tendrán que se-
Frost & Sullivan del 2012, la investigación debe centrarse
tas de procesamiento de agua. El objetivo de estas
guir trabajando estrechamente en el futuro, con el fin de
en la estabilidad de las presas y los diques y en el segui-
medidas es la creación de un sistema integrado que re-
desarrollar nuevos sistemas. "Una ciudad con una inade-
miento de los niveles de agua de ríos y embalses. El pro-
lativamente permanezca intacto en caso de un terremoto
cuada protección contra inundaciones encontrará cada
greso en el desempeño de los sensores y mejores precios
y pueda suministrar agua a 2,4 millones de personas.
vez más difícil encontrar en el futuro nuevos inversionis-
dará lugar a un mayor uso de sensores más potentes, en
tas y nuevas oportunidades de negocio", dice Steven
las regiones con riesgo de inundaciones.
Houston, Texas reaccionó al huracán Ike con medidas
como un proyecto piloto para permitir la comunicación
entre los semáforos y los vehículos, con el fin de organi-
Webb, vicepresidente de Defensa, Seguridad y Aeronáu-
Un ejemplo de esto es el proyecto Urban Flood
tica de Frost & Sullivan. Por eso es de vital importancia
–Inundación Urbana- patrocinado por la UE (Pictures of
zar las evacuaciones necesarias más rápidamente y sin
que las autoridades competentes y los responsables re-
the Future, Otoño 2012, p. 96). En este proyecto en Bos-
problemas en el futuro. Aquí, los datos de los teléfonos
ciban la información que necesitan, en el momento
ton, Reino Unido, los sensores identifican cambios en la
inteligentes en los vehículos se agregan con el fin de re-
oportuno. Esto requiere de datos de alta calidad analiza-
temperatura, la humedad, y el movimiento de la tierra y
cibir información en tiempo real sobre el número y la ve-
dos en tiempo real y del uso de estos análisis para simu-
brindan información sobre una posible inestabilidad den-
locidad de los vehículos en las calles. Durante una posible
laciones y previsiones.
tro de los sistemas de protección contra inundaciones.
evacuación, los conductores recibirán datos a través de
sus teléfonos inteligentes para que puedan elegir la ruta
Nuevos sensores, procesos analíticos y modelos ayu-
San Francisco ha tenido que lidiar con las consecuen-
dan a los tomadores de decisiones para identificar posi-
cias de seis grandes terremotos en los últimos 100 años.
más rápida hacia su seguridad (Pictures of the Future, Pri-
bles inundaciones y evaluar sus posibles efectos. Al
En el período que va hasta el 2016, alrededor de 4,6 bi-
mavera 2011, p. 91).
Creciente Incidencia de Desastres Naturales
Aumentos Esperados de Desastres Naturales
Daños estimados por amenazas (en billones de dólares US$)
Frecuencia de aparición en la ciudad de Nueva York
180
160
Terremoto en Kobe
140
120
100
80
60
40
20
año 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Inundaciones
Fuente: EM-DAT: The International Disaster Database, 2013
Huracán Katrina
200
Sequías
Tormentas
Olas de Calor
(huracán)
Tendencia
Histórica
(1970–2000)
1 en
100
años
1 en
100
15
2
por
3
años
por año
años
incierto
8
más a
menudo
1 en
Expectativas
para el futuro
1 tormenta
por año
años
Fuente: NYC Panel de Cambio Climático 2009, ClimAID, NYSERDA, 2012
Sylvia Trage
Los Mayores Desastres Naturales del 2012: Estados Unidos y Asia, los más afectados
Tormentas severas
USA
Abril 28-29
Tormentas severas de granizo
Canadá
Agosto 12-24
Sequía
USA
Verano
Tormentas severas
USA
Marzo 2-4
Tormenta Invernal Andrea Inundaciones repentinas
Europa
Rusia
Junio 5-6
Julio 6-8
Ola de Frío
Ola de Frío
Europa del Este
Afganistán
Enero-Febrero
Enero-Marzo
Inundación
Reino Unido
Nov 21-27
Tormentas severas
USA
Junio 28-Julio 2
Huracán Sandy
USA, Caribe
Oct 24-31
Inundación
China
Julio 21-24
Huracán Isaac
USA, Caribe
Agosto 24-31
Terremoto
Italia
Mayo 20-29
Terremoto
México
Marzo 20
Inundación
Colombia
Marzo-Junio
Eventos geofísicos
(terremoto, tsunami, erupciones volcánicas)
Eventos meteorológicos
(Tormenta)
Tifón Bopha
Filipinas
Dic 4-5
Total:
905
Inundación
Pakistán
Septiembre 3-27
desastres
Evento hidrológico
(inundaciones, deslizamientos de tierra)
Eventos climatológicos
(Temperaturas extremas, sequías, incendios forestales)
Tifón Haikui
China
Agosto 8-9
Terremoto
Irán
Agosto 11
Inundaciones, crecidas
Australia
Enero-Febrero
Inundación
Nigeria
Julio- Octubre
Inundaciones, granizo
Sudáfrica
Octubre 20-21
Inundaciones,
crecidas
Australia
Febrero-Marzo
59
Fuente: Munich Re, Ilustración: Spiegel Online, 2013
Desastres naturales
Desastres naturales
significativos
Infraestructuras Resilientes | Tecnología Bajo el Mar
Fábricas autosuficientes de extracción de petróleo y gas,
en el suelo marino, se pondrán en marcha en el 2020.
Una red de Siemens podría suministrarles la energía.
Investigación en Aguas Inexploradas
En un laboratorio único en Trondheim, Noruega, los investigadores de Siemens están examinando
cómo se comportan los componentes de una red de energía cuando son sometidos a presiones extremas de agua. En el año 2020, este sistema iniciará el suministro de energía a los grandes centros de producción de petróleo y gas natural, a una profundidad de 3.000 metros bajo el mar.
Jan Erik Lystad dice que la presión no le molesta mucho. Basta una mirada a este ingeniero
noruego de 60 años de edad, que se unió a Siemens hace 12 años, para creerle. Con sus jeans,
camisa de franela azul a cuadros, y con sus manos en los bolsillos, a Lystad parece que nada
lo perturba. Ha pasado toda su vida en Trondheim, donde fue a la universidad y crio a sus hijos. El refleja a la perfección las cualidades de
esta pintoresca ciudad de 180.000 habitantes,
donde policías de tránsito van en bicicleta y la
continuidad es importante. Sin embargo, tras
la fachada tranquila de Trondheim se esconde
un auténtico volcán de ideas e innovaciones
brillantes, impulsadas por científicos como
Lystad, decenas de institutos de investigación
y miles de estudiantes de la universidad técnica
de la ciudad. El epicentro de este volcán es a
menudo el centro de investigación de Siemens
en Bratsbergveien, a pocos kilómetros del centro de Trondheim. En el 2012, los investigadores desarrollaron aquí el primer ferry eléctrico
del mundo. Y ahora una nueva erupción es inminente; el laboratorio de Lystad está funcionando literalmente a alta presión (Pictures of
the Future, Primavera 2013, p.110).
"Tenemos una especie de cámara de tortura para los componentes técnicos", dice.
"Pusimos algunas partes bajo una enorme
presión. La tecnología tiene que soportar
hasta 460 bar - así de alta es la presión a una
profundidad de 4.600 metros. "Sin embargo,
esta cámara de tortura de Lystad no es un lugar de agonía, sino un sitio donde se hace un
trabajo pionero.
En el laboratorio, diez ingenieros prueban
los componentes de una red de energía que
abastecerá a las futuras instalaciones en aguas
profundas. Comenzando en el 2020, la compañía energética noruega Statoil planea usar estas
fábricas autosuficientes de extracción de petróleo y gas en el suelo marino.
Un transformador que ha pasado su prueba en aguas poco profundas. Antes de eso, sus componentes fueron probados en tanques a presión (a
la derecha).
60
Infraestructuras Resilientes | Tecnología Bajo el Mar
La tecnología Siemens suministrará energía
a las bombas y los compresores. Para entonces,
los componentes individuales de la red tendrán
que demostrar que pueden soportar las condiciones extremas de estar a una profundidad de
al menos 3.000 metros bajo el mar.
Este es un gran reto, ya que los investigadores no han tenido ninguna experiencia con
componentes de red a tales profundidades,
donde tendrán que soportar 300 kilos de presión por centímetro cuadrado, en una perpetua oscuridad. "Transformadores, variadores de
velocidad y dispositivos de distribución tienen
que funcionar a la perfección en este tipo de
entornos. Y es más, tienen que hacerlo durante
30 años, ya que será difícil repararlos ahí
abajo", dice Lystad. "Sólo si la electricidad fluye
con absoluta confiabilidad será posible reubicar las plantas de producción de hoy en día, en
el fondo del océano."
Operando en suelo marino. Estas fábricas autosuficientes en aguas profundas, con sus propios sistemas de suministro de energía, no están
disponibles todavía. Aunque ya hay un par de
instalaciones que operan en el suelo marino, están conectadas a plataformas flotantes y tienen
que ser suministradas individualmente con electricidad, a través de decenas de cables (Pictures
of the Future, Otoño 2011, p. 108). Y las materias primas que bombean fuera de la tierra también se procesan en la superficie. Las tecnologías
submarinas actualmente sólo funcionan en
aguas poco profundas. Además, son caras y
complejas. Como resultado, la mayoría del petróleo y el gas natural extraído en alta mar, todavía se bombea mediante plataformas de producción tradicionales. Sólo un pequeño
porcentaje se extrae directamente del fondo del
océano. Lystad cree que en el futuro esta relación se invertirá. "La tendencia es hacia los depósitos no explotados previamente, en las profundidades del mar y en el Ártico, que son
difíciles de alcanzar con la tecnología convencio-
nal", dice. Fábricas submarinas autosuficientes
podrían tener sentido en este tipo de áreas.
"A pesar de que las condiciones en el fondo
del mar son extremas, en comparación con las
de la superficie, también son estables. Las temperaturas se mantienen en alrededor de 4 ° C y
no hay tormentas o icebergs ", explica Lystad.
"Esto hace que las instalaciones en alta mar
sean menos propensas a fallos y más rentables
que los sistemas convencionales." Sus únicas
conexiones con la superficie serían un cable de
alimentación y un gasoducto, que podrían llegar a tierra cada vez que las plantas no estén
muy lejos de la costa. Una fuente de alimentación para aguas profundas también podría aumentar la capacidad de producción. "La nueva
son nuestros contenedores a presión", dice
Lystad como él llama a uno de los cilindros.
"Cada cilindro consta de 150 kilos de metal sólido. Si queremos probar un componente, lo
ponemos en el cilindro. A continuación, lo llenamos con aceite y lo sellamos. La presión se
eleva hasta un máximo de 460 bar. "
Según Lystad, el propósito del aceite es distribuir la enorme presión. "Antes de que el componente de la red esté en realidad bajo el agua,
la totalidad de su espacio está lleno de aceite",
dice. "Esto nos permite hacer el sistema más
compacto que los contenedores convencionales llenos de aire. Es más, no necesitaremos
ningún sistema de enfriamiento complejo, ya
que el aceite disipa el calor”. Lystad camina tres
A una profundidad de 3,000 metros, cada centímetro
cuadrado de un componente debe soportar 300
kilogramos de presión.
tecnología nos permitiría explotar el 60 por
ciento de una reserva. No podemos lograr más
del 40 por ciento con la tecnología submarina
actual ", dice Lystad.
Un suave zumbido se puede oír en la "cámara de tortura". Cables y conectores están dispuestos en el suelo. Los investigadores han podido utilizar el nuevo laboratorio de pruebas de
presión por alrededor de un año; anteriormente
el edificio albergaba una fábrica de sistemas de
calefacción eléctrica. Después de ponerse gafas
protectoras, Lystad camina lentamente por el
pasillo. A su lado hay una serie de 19 cámaras
de concreto. Cada una de estas pequeñas células tiene una puerta azul de metal. En cada
puerta cuelga una computadora portátil que
muestra diagramas y filas de números en su
pantalla. Una de las puertas está abierta, revelando un cilindro plateado en el centro de la
celda. Varios cables sobresalen de los extremos
de un tubo de unos dos metros de largo. "Estos
pasos hacia el otro extremo de la cámara. "La
célula que rodea el cilindro está abierta en la
parte superior y sirve como una barrera de seguridad. Si algo sale mal durante las pruebas de
presión, la energía se escapa a través de la parte
superior abierta y las piezas vuelan hacia la pared interior, "dice.
Transistores, conectores y otros componentes son "torturados" durante un máximo de seis
meses con un funcionamiento continuo en el
interior del cilindro. Los ingenieros no sólo verifican si los componentes pueden resistir las altas presiones y siguen siendo funcionales, sino
también si las piezas se desgastan después de
20 años de funcionamiento.
Para llevar a cabo una prueba de resistencia de este tipo, los ingenieros deben equipar
el cilindro con una calefacción especial que
mantiene una temperatura constante de 95 °C
para simular el proceso de envejecimiento.
Una vez que los expertos de Siemens han "tor-
Los investigadores de Siemens prueban los componentes de la red de alimentación en aguas profundas, tales como equipos de conmutación (izquierda)
en un laboratorio de prueba de presión en Trondheim, Noruega.
61
Infraestructuras Resilientes | Redes de Energía
turado" los componentes, las piezas se sacan
y se limpian, y el aceite es filtrado y reutilizado.
"Luego sigue una inspección mecánica," dice
Lystad. "Básicamente, tomamos los componentes por separado y buscamos pequeñas
grietas o deformaciones." La tecnología no se
considera compatible en alta mar hasta que
los inspectores no puedan descubrir los fallos
con sus experimentados ojos. Sin embargo,
Lystad señala que las partes no siempre están
a la altura. "Es un gran desafío encontrar los
componentes que puedan soportar estas condiciones extremas, ya que ningún fabricante
ofrece productos especialmente diseñados
para tales profundidades. Estamos entrando
en un territorio desconocido”.
Eterna Oscuridad. Una vez que todos los
componentes han pasado las pruebas, se combinan en un componente de red y son atornillados firmemente sobre una plataforma cubierta con placas de zinc, para protegerla de la
corrosión del agua salada. Finalmente los ingenieros cubren el sistema con una carcasa. Ellos
ya han completado su primer transformador de
alta mar y han sumergido el enorme contenedor en el mar, a pesar de que este "baño" fue
sólo una prueba realizada en el puerto de
Trondheim. Lystad y su equipo quieren terminar
el montaje de una estación de conmutación de
35 toneladas para este año. Este gigante, a medio terminar, se encuentra en el pasillo del laboratorio, parece un submarino en un dique
seco. Un convertidor de frecuencia, que garantiza que las bombas de aceite y los compresores
suministren el voltaje correcto, se completará a
finales de 2014. En ese momento la unidad ensamblada tendrá un peso de alrededor de 100
toneladas. "Entonces vamos a combinar los tres
componentes en una sola red para la prueba final", dice Lystad. Durante la prueba se sumergirán en la eterna oscuridad del mar, por primera vez.
Lystad se rasca la barba con satisfacción. "Es
fascinante trabajar en regiones que la mayoría
de las personas consideran como totalmente
inaccesibles", dice. Él está encantado con el
progreso de sus jóvenes colegas. "Somos una
gran familia feliz y trabajamos en estrecha colaboración con la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología en Trondheim. Yo estudié allí y
también todos mis ingenieros”. La continuidad
y el progreso también juegan un papel muy importante en la vida de Lystad, además del centro de investigación de Siemens en Bratsbergveien. Él tiene una pequeña granja en una isla
cerca de Trondheim. Allá va a menudo a pescar
con sus nietos - y a pensar en su otra pasión: las
oscuras profundidades del mar.
Florian Martini
62
Manteniendo las
Luces Encendidas
En EE.UU., Siemens está ayudando a crear redes de energía más
robustas, capaces de soportar mejor huracanes, olas de calor y sequías. Gracias a su inigualable sistema de gestión de energía para
redes inteligentes, es posible redirigir automáticamente la energía
en segundos, cuando hay un fallo de la red.
PJM Interconnection es el operador de redes
de energía más grande en los EE.UU. La compañía gestiona la transmisión de electricidad a
más de 58 millones de clientes en Pensilvania,
Nueva Jersey, Maryland, el Distrito de Columbia
y otros diez estados. Pero a finales de octubre
de 2012, la empresa se enfrentó a un reto extraordinario: El Huracán Sandy. La tormenta se
dirigía directamente hacia la costa del Atlántico
norte, con vientos de más de 150 kilómetros
por hora, amenazando con dejar una estela de
destrucción en la ciudad de Nueva York, Nueva
Jersey y Pensilvania.
Había mucho en juego, ya que PJM gestiona
la transmisión eléctrica de más de 1.300 plantas de energía a los operadores regionales. Si
este suministro se cae, los clientes de los servicios públicos locales, literalmente, se quedarán
en la oscuridad. El Huracán Sandy, de hecho,
causó enormes daños. Las luces se apagaron
en ocho millones de hogares, cinco millones de
ellos en el área cubierta por PJM Interconnection. Más de 140 líneas de alta tensión y subestaciones de transformadores fueron dañadas,
y llevó semanas hasta que se pudieron reestablecer todas las conexiones eléctricas.
De acuerdo con un informe publicado por
el Departamento de Energía de EE.UU. en julio
de 2013, este país se enfrentará, no sólo a
más tormentas en el futuro, sino a inundaciones, olas de calor y sequías. Estos acontecimientos tendrán un grave impacto en la red
eléctrica de EE.UU., la cual abarca más de
9.200 plantas de energía y casi medio millón
de kilómetros (300,000 millas) de líneas eléctricas tradicionales.
Las consecuencias ya son visibles. Las plantas de energía en el árido suroeste, a menudo
tienen que reducir su producción de energía, ya
que no hay agua suficiente para el proceso de
enfriamiento. Por otra parte, los bajos niveles
de agua en los canales causan que los barcos
cargados de petróleo o de carbón avancen muy
lentamente. Mientras que el aumento de temperaturas reduce el rendimiento de la red eléctrica, las tormentas severas desactivan las plataformas de perforación en el Golfo de México
y dañan líneas de suministro, desde la Florida
hasta Maine. La inundación no sólo arruina casas, también destruye los transformadores y las
líneas de energía. Por estas razones, el Departamento de Energía de EE.UU. ha llegado a la
conclusión de que la red eléctrica debe ser fortalecida contra los efectos del mal tiempo.
PJM Interconnection también está de
acuerdo con esta evaluación. La empresa instaló un sistema de gestión de energía de Siemens, en noviembre de 2011, diseñado para
Una solución de Siemens puede redireccionar la electricidad de los operadores de la red, como PJM Interconnection (arriba), y asegurar el suministro a los clientes (abajo).
proporcionar una visión general y el control de
la red eléctrica, incluso cuando se producen fallos. Se utilizan centros de control duales que
administran simultáneamente la red eléctrica.
Si uno de los centros debe apagarse, se daña o
pierde comunicación en caso de emergencia,
el otro puede seguir gestionando las operaciones por cuenta propia. Así es exactamente
como el sistema funcionó cuando el huracán
Sandy golpeó, por lo que PJM estaba siempre
al tanto de las condiciones de la red.
El innovador sistema de gestión se basa en
una plataforma de integración desarrollada por
el Sector Infrastructure and Cities, de Siemens
y PJM Interconnection. Tiene varias aplicaciones; energía, mercado y sistemas de gestión de
redes de distribución, las cuales se pueden
combinar en la plataforma.
"La ventaja de esta arquitectura es que integra no sólo las nuevas aplicaciones sino también las antiguas, con muy poco esfuerzo", dice
Ravi Pradhan, vicepresidente de Estrategia de
Tecnología de la División Smart Grid de Siemens, en Minneapolis. "Con el funcionamiento
simultáneo de dos centros de control, la seguridad de la red se fortalece, sobre todo en circunstancias excepcionales, como un huracán.
Cada vez que hay una interrupción en la red,
la falla debe ser compensada rápidamente re-
direccionando la energía o alimentando a la red
con fuentes alternativas de energía. Sin embargo, primero hay que encontrar dónde se
ubica la falla, y esto puede tomar tiempo. Los
riesgos asociados son especialmente elevados
para los hospitales, por lo que las soluciones de
redes inteligentes pueden también ser de gran
ayuda para ellos.
Cada segundo cuenta. El Hospital Shore Memorial Riverside es el único centro médico en
la región de Nassawodox, al este de Virginia.
Hasta hace poco, cada vez que la región tenía
un corte de energía, los técnicos necesitaban
hasta una hora para localizar la falla. La compañía eléctrica local, A & N Electric Cooperative,
ha instalado un Sistema de Alimentación Inteligente Automático (SDFA) - smart distribution
feeder automation system- que permite a la red
redireccionar la electricidad dentro de una fracción de segundo, después de producirse un
corte de energía.
Cada vez que hay una interrupción en la red,
los relés de Siemens, que están equipados con
sensores y ubicados en el segmento afectado,
detectan la fluctuación en la línea de corriente.
Esto permite al sistema localizar el área de la falla dentro de los siguientes 100 milisegundos y
reencaminar la electricidad en menos de medio
segundo. De esta manera, el sistema puede mitigar fácilmente un corte de energía causado
por tormentas u otros factores externos. "La
mayoría de los cortes de energía son tan cortos
que nuestros pacientes no se dan cuenta," dice
Michael Canales, quien maneja la infraestructura del hospital. "Nuestros empleados pueden
concentrarse en los pacientes, en lugar de estar
pendientes de si el equipo está funcionando."
Las ciudades también necesitan asegurarse
de tener energía ininterrumpida. La ciudad de
Nueva York, por ejemplo, está revisando sus
planes de protección de sus infraestructuras
contra las tormentas. Una descripción de cómo
esto se puede lograr para el área metropolitana
de Nueva York se encuentra en el estudio “Resilient Urban Infrastructure”, publicado por Siemens en 2013 en colaboración con la consultora Arup y Regional Association Plan (RPA),
una organización de investigación urbana independiente (p. 53).
Según el estudio, Nueva York necesitará represas y diques más altos para proteger los sistemas de infraestructura crítica, tales como
centrales eléctricas, subestaciones transformadoras, e interruptores, para que la ciudad no sufra un corte de energía duradero cuando otros
huracanes golpeen de nuevo. El informe también recomienda el uso de equipos de conmutación con aislamiento de gas. Ellos ocupan
mucho menos espacio que los aislados en aire,
por lo que es más fácil protegerlos en recipientes impermeables. Debido a que son más pequeños y ligeros, también se pueden instalar
sobre el suelo. Sin embargo, sería aún más eficaz quitar los lugares más importantes de las
zonas de inundación a largo plazo. Esta es una
gran preocupación, ya que 18 de las 61 subestaciones de transformadores en Nueva York se
encuentran actualmente en zonas de alto
riesgo. En Manhattan, un área densamente poblada esto puede no ser una opción, pero en
otros barrios como el Bronx y Queens podría
ayudar a hacer la red más resistente.
Nueva York también podría estabilizar su
red eléctrica mediante una red inteligente. Al
proporcionar a los clientes y proveedores de
energía una información más detallada, los
medidores eléctricos podrían revelar las formas
de reducir el consumo de energía. Esto es especialmente importante en épocas de alta demanda, como en las olas de calor. Como parte
del proyecto piloto CoolNYC, algunos hogares
ya están utilizando teléfonos inteligentes para
regular a distancia sus aires acondicionados.
Las empresas pueden hacer lo mismo. Esto no
sólo daría lugar a un ahorro de costos, sino también a mejorar a largo plazo la capacidad de resiliencia de la red.
Hubertus Breuer
63
Infraestructuras Resilientes | Almacenamiento de Energía
Siemens y el proveedor de energía Enel están probando unidades de
almacenamiento de iones de litio para almacenar los excedentes de
electricidad fotovoltaica en Italia.
La Luz Solar en Una Botella
El uso de la energía renovable requiere un astuto manejo de los suministros de energía disponibles. Esta es la única manera de mantener la red estable y asegurarse de que la energía se restablezca rápidamente, después de un apagón. Siestorage, un nuevo sistema de almacenamiento de
energía de Siemens, ofrece una solución potencial - como se está demostrando en un proyecto piloto de Siemens junto al proveedor de energía Enel, en Italia.
Italia ha sido bendecida con mucho sol, así
que no es sorprendente que el sector de energía solar fotovoltaica (PV) esté en auge en este
país. La red, operada por el proveedor de energía Enel, por ejemplo, incluye plantas fotovoltaicas con una potencia de salida de más de
11.000 megavatios (MW), la mayoría de las
cuales están conectadas a la red de distribución
de media tensión.
Pero hay un lado oscuro en esto: Cuando
el sol del mediodía brilla, las células solares
producen una gran cantidad de electricidad,
la cual alimenta a la red eléctrica, la cual
debe encontrar a los consumidores. Sin embargo, si aparecen nubes, ésta puede llegar
a caerse. En general, mientras más fuentes
de energía fluctuantes, tales como la solar y
la eólica, estén conectadas a la red, más difícil será asegurar la estabilidad. La oferta y la
demanda tienen que estar equilibradas en
todo momento. Si no lo están, las fluctuaciones resultantes en el voltaje y la frecuencia
pueden interrumpir o incluso destruir los
equipos electrónicos.
En vista de esto, es evidente que los sistemas de almacenamiento de energía serán
cada vez más importantes en el futuro. Las
unidades de almacenamiento toman el excedente de electricidad que no se necesita en
un momento dado y luego lo devuelven de
nuevo a la red cuando la demanda aumenta.
64
Desde hace décadas, las centrales eléctricas
eficientes de almacenamiento por bombeo han
sido utilizadas para necesidades de almacenamiento a largo plazo (ver Pictures of the Future,
Otoño 2009, p. 31). "Desafortunadamente, no
hay suficientes lugares adecuados para construirlas," dice Uwe Fuchs, Gerente de Ventas de
Almacenamiento y Sistemas Avanzados de
Energía de Siemens. "Por lo tanto, necesitamos
desarrollar alternativas que puedan estabilizar
nuestras redes eléctricas.
De acuerdo con el Deutsche Bank, el mercado alemán de dispositivos de almacenamiento eléctrico será el doble entre 2012 y
2025. Una inversión asociada de cerca de 30 billones de euros se requiere sólo en Alemania,
en los próximos 20 años. Para el año 2040, a
más tardar, unos 40 Tera vatios-hora (TWh) de
electricidad tendrán que ser almacenados regularmente, en algunos casos por un período
de varios meses. La cifra de 40 TWh es mil veces
mayor a la capacidad que tienen las plantas de
almacenamiento y bombeo hoy en Alemania.
Para comparar, la producción del total de las
plantas de energía de Alemania en el año 2012
fue de aproximadamente 618 TWh.
Varias tecnologías para hacer frente a esto
están disponibles. Por ejemplo, los dispositivos
de almacenamiento de hidrógeno pueden tomar el excedente de energía de los parques eólicos. Estos dispositivos utilizan electrólisis para
producir gas hidrógeno rico en energía, a partir
del agua. El hidrógeno se puede almacenar
temporalmente en cavernas subterráneas, que
hoy se utilizan para mantener el gas natural (ver
Pictures of the Future, Primavera 2011, p. 26).
Si la demanda de energía aumenta, el gas
hidrógeno, rico en energía, puede mover las
turbinas que luego suministran electricidad a la
red. Alternativamente, el hidrógeno se puede
convertir en metano a través de una reacción
con dióxido de carbono, el cual alimenta la red
de gas natural.
La energía también puede ser almacenada
como aire comprimido. Este enfoque consiste
en bombear aire en cámaras huecas como por
ejemplo, minas de sal y luego comprimirlo a
una presión de hasta 100 bar. El aire comprimido se utiliza luego para mover una turbina
de gas. (ver Pictures of the Future, Otoño
2009, p. 31).
Por último, están los sistemas de almacenamiento de energía que todo el mundo conoce:
las baterías. Las celdas de iones de litio son actualmente las mejores baterías para estabilizar
las redes de distribución, ya que combinan una
alta capacidad de almacenamiento con altas
velocidades de carga y descarga. Si se produce
una volatilidad de carga en la red, este tipo de
baterías pueden tomar o dispensar la energía,
en cuestión de milisegundos, equilibrando así
las fluctuaciones de tensión y frecuencia. A di-
Infraestructuras Resilientes | Almacenamiento de Energía
ferencia de las unidades de almacenamiento
por bombeo, las baterías sólo tienen que tener
su energía disponible durante unos minutos por ejemplo, si una capa de nubes temporalmente reduce la producción de las celdas fotovoltaicas conectadas a una subred.
Estabilizar Redes con Sistemas de Baterías. Siemens comenzó el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía
desde hace varios años. Siemens Energy Storage (Siestorage) es un sistema modular que
une las baterías de iones de litio de alto rendimiento con la electrónica de potencia, para
conectar a la red eléctrica. "El sistema nos
permite estabilizar ambas redes: las de baja
tensión de 400 voltios y las de distribución,
con 10 a 30 kilovoltios", dice Fuchs. "Las baterías y la electrónica de control son elementos modulares alojados en gabinetes, que
pueden ser fácilmente integrados en contenedores climatizados."
Uno de estos contenedores se instaló en la
ciudad de Isernia, en la región italiana de Molise, en febrero de 2012. El área es el hogar de
un gran número de plantas fotovoltaicas conectadas a la red de distribución de Enel. "Nuestro
sistema tiene el primer dispositivo de almacenamiento de iones de litio en Europa, que sirve
como un potente dispositivo de almacenamiento de energía para la red de distribución,"
explica Fuchs. "Su electrónica de control mide
continuamente la tensión y frecuencia de la
red. Siestorage absorbe o distribuye la energía
en función de la situación.
Eso es suficiente para mantener la subred
rural estable, incluso con la fluctuación de las
celdas solares. "Hemos estado muy satisfechos
con las pruebas hechas hasta la fecha", dijo
Paola Petroni, Directora de Network Technologies en la división de Infraestructura de Enel, en
el más reciente Informe de Sostenibilidad de
Siemens. Enel, el mayor proveedor de energía
de Italia, tiene más de 32 millones de clientes y
opera y mantiene más de un millón de kilómetros de líneas de alta tensión.
"Nuestro producto de Siemens puede manejar las fluctuaciones en la producción de electricidad, así como cargas alternas causadas por
varias estaciones de recarga de vehículos eléctricos", dijo Petroni. Esta capacidad se debe
principalmente a los convertidores especializados. Una gran parte de los conocimientos de
los productos SIPLINK (Siemens Power Link)
fluyó en estos dispositivos. Siplink es una solución técnica que permite, por primera vez, vincular las redes terrestres con las de los buques.
Se trata de una red flexible de corriente. “El software se asegura de que los convertidores Siestorage puedan reaccionar con flexibilidad ante
los cambios en la red, especialmente en fluctuaciones de frecuencia, que se producen en
cuestión de segundos ", dice Fuchs.
Capacidad Única para Arranques desde
Cero. Cuando la inestabilidad de una red al-
Sistemas de Almacenamiento
de Energía en Duración y Potencia
Hidrógeno (p.ej.
para la combustión en
turbinas de gas)
Días/
semanas
Baterías de Flujo
Redox
Horas
CAES*
Baterías de Litio
Baterías de sulfuro de sodio
Tecnologías
Dispositivos de
Almacenamiento
Flywheel
Supercondensadores
SMES**
Minutos
Segundos
1 kW
10 kW
100 kW
1 MW
Centrales Eléctricas
de almacenamiento
por bombeo
Sistemas de almacenamiento químicos
Sistemas de almacenamiento electroquímicos
Sistemas de almacenamiento mecánicos
Sistemas de almacenamiento eléctricos
* Sistemas de almacenamiento de aire comprimido
** Los sistemas magnético superconductor
de almacenamiento de energía
10 MW
100 MW
1,000 MW
canza niveles críticos, los proveedores de energía pueden cortar el suministro de las subredes.
El reinicio de la red después de un corte de este
tipo se llama un “arranque negro”. Durante una
prueba en Italia en 2012, Siestorage fue capaz
de reiniciar una subred rural con sus plantas fotovoltaicas conectadas, en sólo milisegundos,
después de cortarse la conexión eléctrica. A
partir de ahí, los convertidores de la unidad de
almacenamiento de la batería mantuvieron una
frecuencia de 50 Hertz y se aseguraron que la
tensión estuviera estable en 20 kilovoltios. "La
capacidad de arranque en negro de Siestorage
es verdaderamente una característica única",
dice Fuchs.
Siestorage también jugarán un papel clave
en un proyecto que se lanzará en el otoño de
2014. Siemens se asociará con el fabricante de
acero Arcelor Mittal en Eisenhüttenstadt, Alemania, y el proveedor de energía local, VEO,
para construir un sistema de respaldo en caso
de cortes de energía. Aquí, un dispositivo Siestorage utilizará un motor eléctrico para iniciar
la turbina de gas en la planta de energía propia
de la acería, con el fin de asegurarse de que la
fábrica pueda seguir operando con su red independiente, si hay un apagón.
"Este escenario también es relevante para la
transición energética", explica Fuchs. "En el futuro, tendremos que tener muchas plantas de
ciclo combinado flexibles que puedan arrancar
rápidamente si la red falla - y esto es exactamente lo que Siestorage puede hacer. En resumen, se puede utilizar como una alternativa a
los motores diésel convencionales”.
Siestorage se está perfeccionando continuamente. "Nuestros convertidores y las baterías
que están utilizando nos permitirán absorber o
suministrar una potencia máxima de dos MW,
utilizando un dispositivo de almacenamiento
con una capacidad de un megavatio-hora, el
cual se almacena en un contenedor estándar de
40 pies", explica Fuchs. "El uso de baterías de mayor rendimiento también puede ser una opción
interesante para aplicaciones especiales - por
ejemplo, la regeneración de energía del frenado
de grúas de contenedores, o en plataformas de
prueba de neumáticos." Estas aplicaciones implican el manejo de grandes cantidades de energía en un corto período de tiempo. Pero no toda
esta energía se puede almacenar en Siestorage
aún, debido al corto ciclo de recarga del sistema.
Los expertos de Siemens están trabajando ahora
para desarrollar un mayor número de combinaciones que permitirá a los clientes maximizar la
producción de sus dispositivos y su capacidad de
almacenamiento. Esto asegurará que las redes
de los clientes sigan siendo tan estables y eficientes como sea posible.
Christian Buck
65
Infraestructuras Resilientes | El Tsunami en Japón
El tsunami devastó áreas importantes en la costa
este de Japón. El administrador de Odaka, Yoshiki
Konno, perdió su pueblo natal (a la derecha).
Visitando de Nuevo Odaka
En marzo de 2011 un tsunami de casi 15 metros de altura golpeó la central nuclear de Fukushima
Daiichi. Las fusiones resultantes llevaron a Japón a cerrar todas sus plantas nucleares. Desde entonces, los japoneses se han estado preguntando cómo pueden satisfacer sus necesidades de
energía eléctrica de una forma rentable, segura y compatible con el medioambiente. Una cosa es
segura: el mercado energético de Japón va a cambiar.
Yoshiki Konno pensó que iba a morir cuando
el nivel del agua llegó a su cuello. Había salvado
decenas de vidas ese día cuando condujo hasta
el pueblo costero de Odaka, en la prefectura de
Fukushima, para advertir a los residentes sobre
el tsunami que se dirigía hacia ellos. Konno
pasó de casa en casa, instando a la gente a ir
hacia zonas más altas, debido a que el tsunami
golpearía en pocos minutos. Sabía que, a pesar
de las sirenas y de las advertencias al público,
algunas personas se negarían a abandonar sus
hogares. Pero ni siquiera Konno pensó que la
onda podría ser de hasta 15 metros de altura.
Como uno de los administradores de Odaka,
Konno, de 63 años de edad, es responsable de
la protección contra desastres. "A mi regreso, la
ola se estrelló contra mi auto, llenando casi
toda la cabina con agua", dice. "El agua llegaba
66
hasta mis cejas. Sólo había una pequeña burbuja de aire en la parte superior que me permitió respirar de vez en cuando, hasta que el tsunami se desvaneció”.
El tsunami fue provocado por un maremoto
de 9,0 de magnitud en la escala de Richter. La
ola dejó la ruina a su paso, deteniéndose justo
antes de Odaka, que está en un terreno más
alto. Alrededor de 16.000 personas perdieron
la vida ese 11 de marzo de 2011. El terremoto
y el tsunami fueron seguidos al día siguiente
por varios colapsos en los reactores de la central
de Fukushima Daiichi, a unos 17 kilómetros de
distancia. El agua había penetrado en los edificios de los reactores, haciendo que los sistemas
de energía de emergencia y la mayoría de los
gabinetes de distribución se estropearan. La crisis continuó.
Al igual que muchas personas en Japón,
Konno ya no cree que la energía nuclear sea segura. Ninguna de las plantas de energía nuclear, de las 54 que operaban en marzo de
2011, está funcionando hoy en día. Muchos de
los reactores tienen décadas de antigüedad y
ahora están pasando por exhaustivas pruebas
de seguridad. Pero el país no puede llegar a un
consenso sobre cuál mezcla de energía garantizará la competitividad de Japón y tal vez incluso abra nuevas oportunidades económicas,
como las que Alemania espera obtener a través
de su transición energética (p.6).
En busca de la Matriz Energética Correcta.
"Necesitamos el poder económico para mantener nuestra industria competitiva", dice Masakazu Toyoda, director del Instituto de Economía
Energética de Japón (IEEJ). "No vamos a ser capaces de lograrlo con los combustibles fósiles
por sí solos, ya que tenemos que importar casi
todos ellos. Y las energías renovables son aún
más caras que las importaciones de energía.
"Toyoda tiene, sin embargo, un concepto claro
de lo que la matriz energética de Japón podría
ser para el 2030. Las energías renovables representarían alrededor del 20 por ciento de la mezcla, las centrales nucleares podrían suministrar
alrededor de una cuarta parte, y los combustibles fósiles cubrirían el resto.
Desde el accidente de Fukushima, los precios de la electricidad han aumentado hasta en
un 20 por ciento para las industrias, en la mayor
parte de Japón. Para compensar el cierre de los
reactores nucleares, las compañías eléctricas
han vuelto a antiguas centrales eléctricas de
combustibles fósiles. Como resultado, la capacidad de reserva se ha reducido del diez a sólo
el tres por ciento. Un fuerte terremoto podría
causar que toda la red eléctrica colapse.
Una solución parcial podría ser la creación
de nuevas plantas de energía a gas, de alta eficiencia. Con alrededor del 40 % de las necesidades energéticas de Japón ya cubiertas por las
hitos de Tokio, ofrecen una vista espectacular.
A partir de aquí, la megaciudad se parece a un
mar casi interminable de luces, cada noche una vista que no tiene comparación en ningún
lugar de la tierra. Con más de 35 millones de
habitantes, Tokio es el área metropolitana más
poblada del mundo. Aunque cubre sólo alrededor del 3,5 por ciento de la superficie de Japón, casi el 28 por ciento de la población del
país vive aquí.
"Si todo el mundo sube la temperatura de
sus equipos de aire acondicionado un poco más
y enciende las luces un poco menos, se podrían
ahorrar mucha energía ", dice Kobayashi, convencido de que la mejor electricidad es la que
no tiene que ser generada. El sistema de aire
acondicionado de la Alcaldía de Tokio está ajustado en 28 grados Celsius y se apaga por completo en la noche. Para reducir aún más el consumo de energía, muchos tubos fluorescentes
se han quitado. Los interruptores de la luz
ahora tienen stickers con un guerrero samurái,
agitando un tubo fluorescente, como si fuera
una espada y gritando "ahorre electricidad"!.
Estas medidas de ahorro han permitido a Japón reducir su demanda de energía de una
ción de energía eólica están en Hokkaido, en el
norte de Japón”. Las turbinas eólicas representan actualmente sólo el 0,4 por ciento de la
energía producida en Japón. En Alemania la cifra es casi del siete por ciento.
estaciones eléctricas de gas, el país es el mayor
importador mundial de gas natural. Pero en los
dos años transcurridos desde el accidente nuclear de Fukushima, el aumento de las importaciones de combustibles fósiles ha convertido
el superávit comercial, alguna vez envidiable de
Japón, en un déficit comercial sin precedentes.
Shoji Kobayashi, Director Adjunto de la Oficina de Medio Ambiente del Gobierno Metropolitano de Tokio (TMG), está convencido de
que Japón puede permitirse el lujo de tener un
alto porcentaje de energías renovables en su
matriz energética, si también aumenta el ahorro de energía en otros lugares. La sede de trabajo de Kobayashi, el Edificio del Gobierno Metropolitano de Tokio, es conocido más allá de
los límites de la ciudad. Las plantas superiores
de este edificio de 48 pisos, que es uno de los
forma increíble, desde el accidente nuclear en
marzo de 2011. La carga máxima se redujo en
alrededor de 20 GW en las noches – el equivalente a la salida de 14 plantas de energía nuclear. Sin embargo, no bastará con quitar los tubos fluorescentes, a largo plazo. Una solución
más prometedora es el uso de tecnología inteligente de edificios. Por ejemplo, un edificio
equipado con tecnología de eficiencia energética consume 30 por ciento menos energía que
una estructura convencional.
"El ahorro de energía es una decisión correcta, pero no resuelve todos los problemas
energéticos de Japón", dice Kobayashi. "Japón
debe también aumentar sustancialmente la
proporción de las energías renovables en su
mezcla de energía; solar, eólica y geotérmica.
Algunos de los mejores lugares para la genera-
mucha más energía de sus aguas termales, en
el futuro. La gente se ha bañado en el agua de
estos manantiales por milenios. Algún día, el
agua caliente de estos manantiales podría servir para impulsar turbinas de vapor con una potencia de hasta 34 GW.
La energía mareomotriz es una posibilidad
adicional. Japón tiene muy buenos lugares en
los que esta tecnología podría ser aplicada comercialmente, sin causar daño al medio ambiente. Siemens es pionera en esta tecnología
(ver Pictures of the Future, Otoño 2009, p. 25).
Sin embargo, un obstáculo importante para
la expansión del uso de las energías renovables
en Japón es la dificultad de la conexión a la red
de nuevas fuentes de energía, amigables con
el medio ambiente. La principal razón es que
casi no hay competencia en el mercado de la
Energía Eólica y Geotérmica. Euros es una
empresa japonesa que opera plantas de energía eólica en ocho países, con una capacidad
instalada de 2.270 MW. "Somos pioneros en Japón", dice su CEO Masami Shimizu. "Este sector
tiene sus riesgos, pero si se hace correctamente, la energía eólica hace una contribución
tangible a la protección ambiental." Recientemente, Euros ordenó turbinas eólicas de Siemens para el parque eólico Akita, en la costa
noroeste de la isla de Honshu.
"Hoy en día hay demasiadas regulaciones.
Relajarlas un poco les ayudarían a ampliar la
generación de energía eólica ", dice Shimizu,
quien señala que si la viabilidad tecnológica
fuera su única preocupación, Japón podría generar hasta 280 GW con los sistemas de energía eólica.
Japón tiene también un gran potencial geotérmico, lo que significa que podría generar
67
involucrada: "Queremos convertirnos en un
proveedor líder de energía verde en Japón",
dice Naoki Nakayama, Jefe de Comunicaciones de Softbank.
Nakayama admite que no fue fácil para la
empresa dar ese paso. "Todos nuestros miembros de la junta se opusieron inicialmente a la
idea de involucrarse en el negocio de la energía", dice. "Son tuvo que convencer a todos de
su visión, uno por uno."
Softbank pretende crear más de 260 megavatios de capacidad de energía solar y eólica en
Japón para el 2015. Después de eso, quiere expandirse hacia el extranjero, mediante el establecimiento de plantas de energía en Mongolia
y la creación de una súper-red asiática, que algún día podría conectar las redes eléctricas a lo
largo de los países asiáticos, incluido Japón.
Aunque estas ideas pueden parecer una
utopía, empresarios como Son ahora están animando a sus compatriotas a soñar en grande.
Después de 20 años de deflación y de estancamiento económico, la economía de Japón está
reviviendo y las viejas estructuras se están desmoronando. "Este nuevo optimismo se ha extendido al sector de la energía", dice Yotaro
Akamine, de la firma de consultoría empresarial
mundo han desagregado sus mercados de
energía de esta forma desde hace mucho
tiempo. En la práctica, la separación significa
que las empresas que generan electricidad no
pueden también operar las redes de energía, y
que los productores independientes deben tener derecho a alimentar su electricidad a la red.
KPMG. "Las fuentes de energía renovables representan sólo un uno por ciento de la mezcla
de electricidad de Japón, pero podrían aumentar a un 30 por ciento para el 2030. El factor
clave es la liberalización del mercado y la desagregación de las redes de energía”.
"No importa cuál sea el camino que Japón
decida tomar, ya se están dando pasos importantes", dice Shuji Miyasaka, socio de KPMG en
Tokio. Estos pasos incluyen nuevas plantas de
generación a carbón y gas, que ya están siendo
planificadas y construidas, y turbinas de gas de
Siemens, algunas de las cuales están ubicadas
en la isla de Okinawa, donde Siemens también
se encarga de su mantenimiento.
Japón también ha comenzado a comprometerse con una energía más limpia, desde el
desastre de Fukushima. Ha invertido en plan-
Visiones Revolucionarias. El Presidente y
CEO de Softbank, Masayoshi Son, tiene lo que
probablemente es la visión más revolucionaria
para el mercado eléctrico japonés. Son, un
multimillonario hecho a pulso, se encarga de
que su empresa genere la mayor parte de sus
ventas del negocio de la telefonía celular. Pero
desde que el gobierno introdujo tarifas de alimentación reglamentarias para la energía solar y eólica en julio de 2012, la firma ha estado
68
En marzo de 2011 las
Centrales Nucleares de
Japón fueron Desconectadas
Energía
generada
en TWh 918
5
Combustibles
fósiles
Nuclear
Hidroeléctrica
Renovables
822
74
5
288
67
822
16
800
600
400
?
734
551
200
0
FY 2010/2011 FY 2012/2013
(Abril-Marzo) (Abril-Marzo)
%
0.5
Y en el
Futuro?
1.9 0.6
8.2
8.0
?
31.5
60.0
89.3
tas de energía de combustible fósiles altamente eficientes, en más renovables y en el
ahorro sistemático de energía. Sin embargo,
todavía no está claro a dónde conducirán estos caminos, y nadie sabe lo que va pasar con
las centrales nucleares del país en los próximos años. Incluso Yoshiki Konno no excluye la
posibilidad de que la energía nuclear haga una
reaparición temporal.
Konno conduce de nuevo a Odaka y camina por sus calles desiertas, pasa delante de
su casa, cerca del reactor averiado. Cerca de
150.000 personas tuvieron que abandonar
sus hogares a causa del accidente nuclear.
Después de un corto trayecto en auto fuera de
la ciudad, su contador Geiger muestra niveles
de radiación de 10 microsieverts por hora 100 veces más alta que la radiación ambiental
Fuente: METI: Agencia de Recursos Naturales y Energía
electricidad en Japón. Diez poderosos monopolios se han dividido tradicionalmente el mercado del país. Uno de ellos es TEPCO, que
opera la planta de energía nuclear de Fukushima Daiichi. Las personas que viven en el área
de TEPCO sólo pueden comprar electricidad de
esta empresa.
Otra desventaja importante es que la red de
energía actual es inadecuada. Una red más integrada estabilizaría la fuente de alimentación
de Japón en situaciones críticas. Esto también
es una condición previa para la ampliación del
uso de fuentes de energía renovables. Las tecnologías que se necesitan para lograr esto han
estado disponibles desde hace mucho tiempo,
dice Kenichi Fujita, Jefe de Siemens Energy en
Japón. Por ejemplo, señala que: "las líneas de
transmisión a alta tensión en corriente directa
nos permitirían transmitir enormes cantidades
de energía con muy poca pérdida, desde las regiones ventosas del norte de Japón, hacia áreas
metropolitanas como Tokio y Osaka."
Pero este tipo de líneas de energía son aún
muy lejanas, y mucha gente piensa que no será
posible ampliar y reorganizar las redes de energía de Japón hasta que la producción se separe
de la operación de la red. Otras partes del
Infraestructuras Resilientes | Redes Inteligentes
en Tokio. Odaka, que tenía alrededor de
13.000 habitantes, ahora sólo puede ser visitada en el día. "Los escombros no ha sido completamente removidos todavía, porque la ciudad está en un área restringida. Es bastante
espeluznante - gran parte de la zona sigue
siendo exactamente como quedó después del
desastre ", dice Konno.
Las ruinas de las casas destruidas por el terremoto se ven como salpicaduras en un paisaje; hay aún bicicletas oxidadas y abandonadas en la estación del tren, por más de dos
años. Las paredes de metal corrugado están
fuera de sus marcos, batiéndose en el viento.
Hay carros destrozados que yacen donde el tsunami los dejó, en campos fuera de la ciudad.
Unas canciones pop japonesas suenan en altavoces improvisados. Konno se aseguró de que
la música sonara en la ciudad fantasma, para
que la gente como él no se sienta tan sola
cuando visita Odaka.
Una voz de mujer suena en el altavoz, canta
sobre su corazón roto. El contador Geiger vibra
aquí también, pero la dosis en esta parte de
Odaka es relativamente baja, de 0,23 microsieverts por hora. "A las personas de edad avan-
Para reducir el impacto de los cortes de
energía, Hawaiian Electric Company instaló
tecnología inteligente de Siemens.
Protegiendo el
Paraíso de la Oscuridad
Los niveles de radiación
cerca de Fukushima todavía
son elevados, y las fugas son
a menudo los titulares de
noticias. Más energía a partir
de fuentes renovables, como
la energía eólica, podría ayudar a Japón a cumplir con
Utilizando la tecnología inteligente de Siemens, los clientes de
Hawaiian Electric Company en la isla de Oahu, están ganando
confiabilidad y beneficiándose de las mejoras de la red. Esto ayudará a la compañía a agregar más recursos renovables para su
portafolio energético.
sus futuras necesidades, de
una forma más sostenible.
Se hacen llamados a ahorrar
energía - a veces con imágenes agresivas (derecha).
zada, en particular, les gustaría regresar", dice
Konno. La energía nuclear le ha dado al hijo de
Konno un trabajo. En el pasado, a menudo se
decía en los medios de comunicación que Japón necesitaba energía nuclear para mantener
su economía competitiva. Pero luego, la energía nuclear se llevó su casa y su ciudad natal.
"A largo plazo, vamos a tener que renunciar
a la energía nuclear", dice. "Pero probablemente tendremos que dejar funcionando algunos reactores por unos años." El viento sopla a
través de las canas de Konno, y se escucha en
el altavoz a una mujer cantando sobre un
amante, que parte en un tren. La última vez
que un tren se detuvo en la estación de Odaka
fue el 11 de marzo de 2011.
Hawái es uno de los centros de población
más aislados del planeta. Sin embargo, esta isla
paradisíaca se ha asociado con la energía desde
la misma invención de la bombilla eléctrica.
Uno de los pioneros de la energía eléctrica fue
el rey David Kalakaua, monarca hawaiano. A finales de 1870 Kalakaua decidió aprender más
sobre electricidad. En 1881 se reunió con Thomas A. Edison, en Nueva York, y cinco años más
tarde, una bombilla alimentada por un generador se encendió en el palacio real hacia las 7
p.m. Poco tiempo después de esa famosa noche, todo el palacio comenzó a usar la electricidad. Este acontecimiento histórico sentó las bases de lo que en 1891 se convertiría en
Hawaiian Electric Company.
Desde el comienzo, la empresa tuvo que superar los desafíos relacionados con el aislamiento geográfico de Hawái.
Al igual que muchas otras islas que no tienen reservas de combustibles fósiles, Hawái importa petróleo para generar electricidad. Los al-
tos costos del transporte del petróleo han influido en los precios de la energía, que son mucho más altos que en la parte continental de
EE.UU. Esta es una de las principales razones
por las que Hawái tiene previsto aumentar la
proporción de fuentes renovables en su mix
energético al 40 por ciento para el 2030. Hawaiian Electric y sus filiales, Maui Electric Company y Hawaii Electric Light Company, están en
camino de cumplir con este objetivo.
A mediados de 2013, las tres empresas de
servicios públicos estaban en el 18 por ciento,
superando el hito del 2015 del 15 por ciento.
Sin embargo, el objetivo es producir energía
que no sólo sea más amigable con el medio
ambiente, sino también igual de confiable.
El terreno montañoso, un alto contenido de
sal en el aire, y con frecuencia tiempos de tormentas, plantean serios desafíos a la continuidad del servicio eléctrico en las islas hawaianas.
No hay interconexiones eléctricas entre islas. Por esta razón, la red de Oahu siempre
69
Infraestructuras Resilientes | Redes Inteligentes
mantiene la capacidad en reserva, con el fin de
estar preparada para una emergencia. Uno de
los desafíos recientes de Hawaiian Electric es
que teniendo la capacidad de reserva, no contaba con los medios para transportar la energía
al centro de carga que la necesitaba, sin necesidad de construir nuevas líneas de transmisión.
Por ello, la compañía ha desarrollado un plan
para la modernización de su red eléctrica. El objetivo general consiste en conectar más energía
renovable al sistema y utilizar la infraestructura
existente de manera más eficiente. Siemens
está apoyando este esfuerzo con sus tecnologías de redes inteligentes, y Hawaiian Electric ya
está utilizando uno de los sistemas de gestión
de energía de la compañía. Estos sistemas proporcionan rápidamente a los proveedores de
energía una visión general de la red y les permite responder a los problemas rápidamente.
Conectado los Corredores. Un ejemplo reciente de un proyecto de modernización de la
red en Hawai es el Proyecto de Transmisión de
Oahu Este. La mayor parte de la generación de
energía en Oahu se encuentra en la parte occidental de la isla, pero los centros de carga están
en el este, principalmente en Honolulu. La energía es entregada, a través de terrenos irregulares, por dos corredores de transmisión a lo largo
del norte y sur de la isla. Estos corredores no están interconectados con el área de servicio del
este, que consume más de la mitad de la energía de Hawaiian Electric. Pero sin una conexión
de este tipo de línea de transmisión, la fiabilidad
del servicio en la zona oriental podría estar en
riesgo, al estar conectado solamente al corredor
de transmisión del norte. El proyecto apunta a
resolver este problema en dos fases.
La primera fase del proyecto construye más
capacidad de subtransmisión, desde el corredor
sur de la zona, al este. Esto proporcionará los
medios para que la carga se desplace entre los
corredores del este y sur y minimice la probabilidad de una sobrecarga en la línea de transmisión, debido a fallas en varias líneas de transmisión. La fase uno, sin embargo, no resuelve
la preocupación de fiabilidad para las comunidades pequeñas en el área del este. Con el fin
de restaurar la energía a estas áreas, sería enviado personal especializado para cambiar manualmente las líneas de subtransmisión de la
zona para restaurar la energía. Se espera que
este proceso manual pueda tomar de 2 a 4 horas para restaurar el servicio. Para reducir el
tiempo de restablecimiento del servicio, la segunda fase es añadir un nuevo transformador
de 80 Megavolt amperios y 1,6 millas (2,5 km)
de líneas de sub-transmisión subterráneas, a lo
largo de una carretera principal, en una zona
urbana densamente poblada de Honolulu. El
70
Los equipos eléctricos en Hawái tienen
que soportar terrenos montañosos,
aire con sal, y poderosas tormentas.
objetivo de la segunda fase fue restaurar automáticamente la energía a las áreas “de bolsillo”,
(comunidades pequeñas con características especiales) en segundos, en vez de horas. Debido
al impacto en los costos estimados de la construcción para la comunidad, Hawaiian Electric
modificó la segunda fase del proyecto instalando un sistema de control, supervisión de
equipos y adquisición de datos (SCADA- Supervisory Control and Data Acquisition) para restaurar la energía a estas comunidades. El objetivo era utilizar la capacidad disponible del
servicio del área de forma más eficiente.
Una Solución inteligente. El componente
principal de la solución modificada en la segunda fase fue una unidad de control de Siemens llamada SICAM, diseñada para controlar
las líneas de transmisión que alimentan la subestación de transmisión en el área de servicio del
este. En caso de que una línea de transmisión
completa falle, la unidad SICAM inicia un esquema predeterminado de conmutación de subtransmisión para restaurar automáticamente la
energía a la zona. SICAM también utiliza la información de un sistema instalado en Hawaiian
Electric (Siemens Spectrum Power Energy Management System) para asegurar la capacidad
de subtransmisión adecuada y asegurarse de
que esté disponible en el área de servicio, antes
de iniciar el proceso de conmutación.
Esta verificación de la capacidad, se necesita
para asegurarse de que no haya una sobrecarga
en el área de servicio, lo que podría interrumpir
el servicio. Para hacer posible que SICAM pueda
restaurar automáticamente el servicio de energía, se instaló también un equipo SCADA en
ocho subestaciones de distribución en las áreas
primarias y de servicios, y un modificador de línea de subtransmisión. Para Hawaiian Electric
Company, esta fase dos del proyecto es un claro
ejemplo de una red de "auto-sanación".
Esta configuración da a la compañía eléctrica el tiempo suficiente para solucionar el
problema. “SICAM controla y monitorea la
transmisión en caso de una anomalía. Al
mismo tiempo, informa de la condición de la
red al centro de control. Esto da a Hawaiian
Electric un sistema más seguro de suministro
de energía, así como una mejor visión de su red
eléctrica, en conjunto ", dice Ken Geisler, Vicepresidente de la División Smart Grid de Siemens
en EE.UU." Mientras más transparente sea la
red, más rápido se pueden localizar y eliminar
los problemas ", explica.
Hasta ahora, el método típico para mitigar
la preocupación de la fiabilidad de la red era tener una capacidad adicional en el área de servicio. Este proyecto es un claro ejemplo de la
utilización de tecnologías inteligentes para utilizar la capacidad del sistema de proporcionar
confiabilidad a múltiples áreas de servicio. Esta
innovación no sólo mejora la fiabilidad de la
red, sino que aumenta la utilización y el rendimiento de los equipos de la infraestructura existente. Hawaiian Electric tuvo la suerte de recibir
del gobierno federal cerca de un tercio ($ 5.3M)
de los $ 15,4 millones que necesitaba para el
proyecto, como resultado de la Ley de Recuperación y Reinversión.
El proyecto de Siemens es sólo parte de un
importante plan para equipar toda la arquitectura eléctrica en Hawaii con tecnología de redes
inteligentes. Esta administración y gestión de
las redes será especialmente importante en el
futuro, dado que la energía procedente de
fuentes renovables, como el viento y el sol, no
siempre estará disponible en cantidades suficientes cuando sea necesario.
Hubertus Breuer
Infraestructuras Resilientes | Energía Geotérmica
Islandia ofrece las condiciones ideales para
la generación de electricidad a partir de la
energía geotérmica.
Energía de la Tierra
La energía geotérmica se puede usar para generar electricidad en muchos lugares. Sin embargo,
cada lugar presenta desafíos únicos relacionados con el riesgo de terremotos, vapor corrosivo, y
otros factores. Las plantas que se adapten a las condiciones del lugar, pueden explotar esta
fuente limpia y confiable de energía, de manera más costoeficiente.
Está muy caliente en el centro de la tierra.
Con casi 6.000 ° C, las temperaturas allí son
comparables a las de la superficie del sol. Los
efectos de este calor se pueden sentir en la superficie de la tierra en forma de volcanes,
aguas termales, y géiseres. Pero parte de este
calor puede ser aprovechado para nuestro beneficio, como la generación de electricidad. De
hecho, las plantas de energía geotérmica ya están generando más de 60 teravatios hora
(TWh) de electricidad al año. Según la Agencia
Internacional de Energía (AIE), la energía geotérmica tiene todavía un gran potencial sin explotar. En 2050 la producción de tales plantas
de energía podría aumentar a 1.400 TWh al
año, o hasta el 3,5 por ciento de la producción
mundial de electricidad.
Sin embargo, antes de que tales cifras se
puedan lograr, se necesitan muchas mejoras. Y
eso es algo en lo que Donald Leger ha estado
trabajando por más de 20 años. Durante mucho tiempo, Leger trabajó en la optimización
del diseño y el servicio de las turbinas de vapor
para TurboCare, una filial de Siemens. Desde
2012 ha participado en un nuevo proyecto de
turbinas de vapor geotérmico en Siemens
Energy. Leger ha visto muchas plantas de energía geotérmica durante su carrera. No todos los
lugares son adecuados para la producción de
energía. Pero a lo largo del "Anillo de Fuego" del
Pacífico, en los límites entre las placas tectónicas, por ejemplo, las condiciones son especialmente buenas. En esos puntos, la energía
desde el interior de la tierra puede elevarse fácilmente a la superficie, donde se crean volcanes, así como capas freáticas de agua muy caliente en la corteza de la tierra, que se pueden
utilizar para la generación de energía.
Sin embargo, una planta de energía también tiene que cumplir con otras condiciones.
"Los mejores lugares para desarrollar la energía
geotérmica son, por supuesto, donde las altas
temperaturas están cerca de la superficie y a la
vez hay demanda local de electricidad", dice Leger. "Es por eso que la Costa Oeste de los
EE.UU., Indonesia, Filipinas, Islandia y Kenia
ofrecen particularmente buenas condiciones."
En Europa, la energía geotérmica ha jugado un papel en la mezcla de energía por un
largo tiempo. Las primeras plantas de energía
geotérmica fueron construidas en Italia a principios del siglo 20. Ahora, otros países como
Alemania y Suiza también utilizan esta tecnología. El problema es que en Europa central sólo
se puede llegar a aguas suficientemente calientes mediante la perforación de agujeros muy
profundos y el uso de procesos muy complejos.
En Suiza esta perforación ya ha causado pequeños terremotos, que a su vez han desencadenado protestas (ver Pictures of the Future, Primavera 2012, p. 95).
Independientemente de donde se encuentre una planta de energía geotérmica, siempre
se emplea el mismo principio básico: se perfora
un orificio en una capa freática, capaz de almacenar agua de la tierra, que a menudo se encuentra a más de 1.000 metros de profundidad. En esta capa, el agua está bajo presión en general de 3,5 a 15 bar. Esta presión hace
que el agua se eleve a través del pozo hacia la
superficie, donde, o bien fluye como agua o
aparece en forma de vapor. A temperaturas tan
altas como 250 ° C, el vapor acciona una turbina y su generador.
Después de que se haya enfriado, el agua se
bombea de nuevo al subsuelo caliente. Dependiendo de la temperatura del agua, se utilizan
diversos métodos para generar electricidad a
71
Infraestructuras Resilientes | Energía Geotérmica
partir de la energía geotérmica. A bajas temperaturas – aproximadamente a 150 º C - el agua
se calienta desde el subsuelo, en general en un
segundo circuito cerrado, usando un líquido orgánico con un punto de ebullición más bajo que
el del agua. Este líquido impulsa una turbina
después de ser vaporizado. A temperaturas más
altas, el vapor seco desde las profundidades de
la tierra también puede ser canalizado directamente a una turbina. Esto aumenta la eficiencia
global de la planta y permite que la electricidad
se produzca a menor costo. "Podemos utilizar el
vapor tan caliente como 250 ° C. Mientras más
frío esté el vapor, más agua líquida contiene. Tenemos que quitar esta agua primero, para que
no se supere la humedad admisible en las turbinas ", explica Michael Barth, responsable de
desarrollar las primeras turbinas de vapor de Siemens para uso en plantas de energía geotérmica. "Llamamos a este proceso “flashing”. En la
mayoría de los casos esto implica una especie
de centrifugadora arriba de la turbina."
nes - a pesar de que Siemens sólo comenzó a
desarrollar turbinas para esta aplicación en el
año 2011. Después de todo, la empresa puede
recurrir a su conocimiento en el desarrollo de turbinas de vapor convencionales y, sobre todo, a
la amplia experiencia de su filial TurboCare en
mantenimiento de turbinas de vapor geotérmico, construidas por otras empresas.
"El trabajo de mantenimiento de TurboCare
nos ha enseñado cómo desarrollar turbinas de
vapor para condiciones difíciles. Ahora sabemos
cuáles materiales utilizar para minimizar la erosión y la corrosión ", dice Leger. Por ejemplo, los
diseñadores utilizan acero inoxidable resistente
a la corrosión para las aspas de las turbinas.
"Adaptamos el material y el diseño, en función de la composición química del vapor en el
sitio de la planta de energía", añade Barth. "Por
ejemplo, si el vapor es más perjudicial de lo normal, aumentamos el contenido de cromo en el
acero de las aspas. Para hacer frente a condiciones extremas, usamos acero que tiene un
con un sistema de corte automático, que desconecta inmediatamente las turbinas de forma
segura si hay una actividad sísmica fuerte. Esto
reduce el riesgo de daños, porque las turbinas
son más sensibles a los choques externos
cuando están en funcionamiento. Los cimientos de las plantas de energía también tienen
que ser a prueba de impactos. A pesar de estos
desafíos, la energía geotérmica se puede pagar
en las condiciones adecuadas, ya que combina
las ventajas de las centrales eléctricas convencionales con las de las fuentes de energía renovables. A diferencia de los sistemas de energía
eólica y solar, las plantas de energía geotérmica
pueden operar durante todo el año y por lo
tanto pueden ser utilizadas para cubrir la carga
base. Además, al igual que con las energías renovables, no hay costos de combustible. Sin
embargo, la planificación de este tipo de plantas es compleja. "La construcción de una central
térmica de carbón es relativamente fácil porque
se puede regular su presión y temperatura se-
Cuando se trata de la energía geotérmica, cada sitio es único. Las turbinas de vapor, las partes de la turbina y los materiales deben adaptarse a las condiciones.
Además de agua, otras sustancias tienen
también que ser eliminadas. Ya que el vapor
cargado de agua absorbe sulfuro de hidrógeno,
otros gases, sales y piedras pequeñas, que se
filtran a través de las capas del suelo. Un sistema arriba de la turbina puede eliminar muchas de estas sustancias, pero no todas ellas, y
este es un problema importante para las turbinas que utilizan vapor de agua que viene directamente de la tierra.
Las sustancias del subsuelo hacen un gran
daño en las aspas de las turbinas y en otros
componentes de la planta de energía geotérmica, cosa que no sucede con el vapor en las
plantas eléctricas de turbinas de vapor convencionales. Esto da como resultado la corrosión,
erosión, y la reducción de la eficiencia. "La tasa
de desgaste en el interior de una turbina de vapor geotérmico depende de las condiciones del
lugar donde se establezca la planta", dice Barth.
"La turbina debe ser revisada cada tres a diez
años, dependiendo de la calidad del vapor."
Las turbinas de vapor geotérmico de Siemens
están bien equipadas para tratar tales condicio-
72
contenido de cromo del 12 por ciento. También
usamos acero de alta calidad en lugar de acero
normal para las partes de la turbina que entran
en contacto con el vapor”. Los distintos tamaños de los modelos de las turbinas de Siemens
cubren potencias que van desde cinco a 120
megavatios. El número de etapas y la longitud
de las aspas pueden ser adaptados a las condiciones específicas del proyecto, dependiendo
del volumen y la presión del vapor. Porque no
todo lo que viene de las profundidades es
bueno para el ambiente de la superficie, la
planta y sus equipos deben ser diseñados para
manejar los gases no condensables. El objetivo
es bombear casi la totalidad de las sustancias
peligrosas, de nuevo al subsuelo.
Desconexión ante Terremotos. Además de
las difíciles condiciones de las turbinas de vapor, los desarrolladores también tienen que hacer frente a otro gran reto: los terremotos. Los
temblores son comunes donde los volcanes rugen y las placas tectónicas chocan. Por eso las
turbinas de vapor de Siemens están equipadas
gún sea necesario, sin importar de dónde se
obtenga el carbón. Pero cuando usted está planeando una planta de energía geotérmica, primero hay que hacer un examen geofísico del
sitio para asegurarse de que hay suficiente calor
y agua ", dice Leger. Después, los desarrolladores deben perforar varios agujeros para acceder
al vapor o al agua caliente. Los Ingenieros adaptan entonces la turbina a las impurezas, a la
temperatura y a otros parámetros del vapor.
Después de terminada, una planta de energía geotérmica es una de las formas más rentables de generación de electricidad. De hecho,
ya puede competir con las plantas de energía
convencionales. Lazard Ltd., una firma de consultoría financiera, ha calculado que el costo
de generación de un megavatio-hora (MWh)
de electricidad geotérmica es de casi $ 90. En
otras palabras, la energía geotérmica cuesta, en
general, menos que la energía solar. En los lugares óptimos, los sistemas geotérmicos son incluso más rentables que muchas plantas de generación a carbón.
Andreas Wenleder
Infraestructuras Resilientes | Redes de Acueducto
Casi la mitad de la población de Rumania
todavía no tiene acceso a agua potable. El
problema es grave en las zonas rurales.
Bichisan Viorel es uno de los muchos inspectores de la empresa rumana de servicios públicos Aquatim. Todos los días, los inspectores
examinan las instalaciones en todo el país y solicitan mejoras en caso necesario. "Aquí, en Timişoara, la tercera ciudad más grande de Rumania, estamos tomando muestras de agua de
al menos 32 lugares," dice el Dr. Katalin Bodor,
el director de la oficina principal de Aquatim.
Dentro de las herramientas estándar de Viorel
están unas botellas de vidrio. "Ponemos las
muestras aquí", dice, abriendo una de las botellas. Al tomar una muestra, Viorel se asegura de
no tocar el interior de la tapa de la botella. "De
lo contrario podría alterar el resultado", explica.
"Estas muestras se toman con el fin de revisar
un total de 20 atributos de calidad en el laboratorio. Ellos nos permiten extraer algunas con-
Grandes Ahorros en la Tubería
Casi el diez por ciento de la población mundial no tiene acceso a agua potable. Una de las razones es
el desastroso estado de muchas redes de abastecimiento de agua. Una nueva plataforma en línea
de Siemens se compromete a brindar ayuda para contrarrestar este problema.
clusiones con respecto a toda la red de abastecimiento de agua de la ciudad”.
De acuerdo con una iniciativa financiada por
la Unión Europea conocida como Connect.Euranet, casi la mitad de la población de Rumania
no tiene acceso a agua potable limpia. Las zonas rurales son las más afectadas, ya que sólo
el 10 por ciento de las aldeas cuenta con una
red de suministro de agua. Pero los 11 millones
de rumanos que están conectados a la red de
abastecimiento público de agua no están mucho mejor, ya que las tuberías de agua en mal
estado y la mala calidad del agua son extremadamente comunes. Según Aquatim, la red de
Timisoara cubre 637 kilómetros que sirven a
unas 330.000 personas cada día. Sin embargo,
hasta el 41,5 por ciento del agua (alrededor de
61.000 litros) se filtró por las tuberías en el
2012, desperdiciándose en el suelo.
Tales problemas no se limitan a Rumania. La
situación del suministro de agua de Italia es similar. Debido a la insuficiencia de inversiones
en las redes de abastecimiento de agua, el 30
por ciento del agua potable del país se pierde
antes de llegar a un grifo. Otros países europeos
también se ven afectados por las filtraciones.
Francia pierde 26 por ciento del agua de esta
manera, España y el Reino Unido el 22 por
ciento, y Alemania un 6,8 por ciento.
Por esto, la Unión Europea puso en marcha,
en octubre de 2012, un proyecto de investigación denominado "ICT Solutions for Efficient
Water Resources Management (ICe-Water)” Soluciones para la Gestión Eficiente de los Recursos Hídricos”. El proyecto tendrá una duración de tres años. Los socios del proyecto, incluyendo empresas como Siemens y compañías de
servicios públicos de agua, como Aquatim y Metropolitana Milanese, se esfuerzan por mejorar
la calidad del agua y la oferta. También se están
concentrando en hacer que las estaciones de
bombeo de agua sean tan eficientes energéticamente como sea posible y en reducir el número de fugas en la red de suministro de agua.
El equipo de Siemens en este proyecto está
dirigido por el Dr. Parag Mogre, de Corporate
Technology (CT) en Munich. Para el otoño del
2014, su equipo instalará "tramos de prueba"
en las redes de agua de Timişoara y Milán, equi-
pados con sensores que miden la velocidad del
flujo del agua, la presión, la conductividad, la
turbidez y el contenido de cloro, lo que hará las
redes "inteligentes". Los sensores, montados en
las superficies del interior y exterior de las tuberías, utilizan el ultrasonido y la inducción
magnética para medir la presión y el caudal del
agua. Estas mediciones permiten a los inspectores sacar conclusiones sobre el estado de las
tuberías y encontrar cualquier fuga (ver Pictures
of the Future, Primavera 2012, p. 64).
"También queremos instalar medidores inteligentes en los edificios residenciales, a lo largo
de los tramos de prueba", dice Mogre. "Este tipo
de medidores registran el caudal de agua de un
edificio y generan información que permite a
las empresas de servicios públicos planificar y
garantizar el suministro adecuado de agua, de
manera más precisa. Se espera que los resultados para ayudar a las empresas participantes limiten la pérdida de agua cuando expandan sus
redes de suministro"(ver Pictures of the Future,
Otoño 2012, p. 99). Los datos de los 124 sensores en Milán y los 22 sensores en Timişoara
alimentan a un sistema SCADA que supervisa y
controla los procesos, almacena los datos y, si
se desea, los transfiere a la nueva plataforma en
línea - el sistema IceWater. Este sistema hace posible la creación de una cabina inteligente de
73
Infraestructuras Resilientes | Sensores Inalámbricos
agua- Smart Water Cockpit - un portal de Internet al cual se puede acceder por medio de teléfonos inteligentes y Tabletas PC. Los datos transferidos desde el sistema SCADA se resumen y se
ponen a disposición en un formato estandarizado. En principio, los datos de medición incluso podrían ser entregados en tiempo real pero con el fin de optimizar el volumen de información y el uso de energía, los datos de medición se publicarán sólo bajo pedido.
Pronósticos del Uso del Agua. Un ejemplo
del nuevo servicio del sistema IceWater es proporcionar un "pronóstico de la demanda", un
software que utiliza los datos de los sensores
para hacer previsiones sobre el consumo de
agua, con una extrema precisión. El objetivo del
servicio es hacer posible el ajuste de la red de
acueducto para satisfacer la demanda fluctuante. Además, el software enviará información de alarma y sugerencias sobre qué acción
tomar, al sistema SCADA, donde se toman las
decisiones finales y se tiene el control de los distintos elementos de la red de agua (por ejemplo, las bombas). Smart Water Cockpit también
podría configurarse para notificar alarmas a los
usuarios registrados. Por ejemplo, el personal
de abastecimiento de agua podría ser notificado de una alarma por correo electrónico, y
luego obtener la información necesaria a través
del portal de Internet. De esta manera, los problemas en la red de acueducto podrían ser
identificados y tratados en su etapa temprana.
"Los usuarios también podrán poner a
prueba algunos parámetros de la red de distribución de agua en esta plataforma", dice Mogre. "Por ejemplo, un individuo puede acceder
a la información desde un iPad y simular cambios en el suministro de agua, con el fin de evaluar sus efectos sobre la demanda de energía o
el índice de fuga." La empresa de acueducto de
Milán, Metropolitana Milanese, tiene la intención de utilizar esta tecnología para reducir su
consumo de energía. Los operadores en el centro de control de la ciudad podrán utilizar un
iPad para determinar la cantidad de agua que
los hogares utilizan realmente.
Ellos pueden determinar cuál bomba operar, cuándo, durante cuánto tiempo y con qué
resultado. "Esto puede ahorrar grandes cantidades de energía. De hecho, será posible basar
todos los horarios de bombeo sobre el consumo real de agua de un lugar ", dice Mogre.
Bichisan Viorel también tendrá un iPad, pero
se quedará con sus botellas de vidrio. Como
usuario registrado de Smart Water Cockpit, recibirá la notificación en tiempo real de dónde se
deben tomar muestras de agua, y seguirá
usando sus botellas para hacerlo.
Susanne Gold / Julia Hesse
74
Midiendo Toneladas
Las locomotoras están sujetas a
dramáticas tensiones e impactos
de carga. Pero los sensores que
miden estas tensiones son vulnerables a la interferencia electromagnética de los motores
eléctricos y los variadores del sistema de tracción de un tren.
Para solucionar esto, Siemens ha
desarrollado sensores inalámbricos que operan con una precisión de 100 microsegundos.
¿Qué tienen en común un monitor de bebé
y un par de audífonos inalámbricos? La respuesta es, por supuesto, que estos dos dispositivos funcionan sin necesidad de cables. De hecho, nuestras vidas están llenas de dispositivos
que se comunican a través de señales de radio
- y generalmente lo hacen de forma rápida, fiable y sin pérdidas de transmisión. En el mundo
inalámbrico de hoy, el desorden de cables es
cosa del pasado.
Sin embargo, las comunicaciones inalámbricas de datos no se usan en todas partes. En las
locomotoras, por ejemplo, los sensores que se
utilizan para medir la tracción y el impacto de las
cargas mientras que el tren está en movimiento,
están todavía conectados a un procesador central. "Y lo mismo se aplica a las turbinas eólicas,
a los automóviles y a los aviones. Todos ellos utilizan sensores cableados ", explica el Dr. Werner
Breuer, Jefe de Diseño de Sistemas y Computación de la División Rail Systems de Siemens.
Para vehículos ferroviarios, esto implica una
serie de inconvenientes. Para empezar, el duro
cableado de todos los sensores en una locomotora es un trabajo difícil. En segundo lugar, un
problema aún mayor es la interferencia electromagnética que emana de una variedad de fuentes, en el compartimiento del motor. Electromagnéticamente hablando, una locomotora es
una zona "sucia" que se ve afectada por la interferencia de una variedad de fuentes, tales como
motores eléctricos y convertidores. En el caso de
los sensores con cables, esto puede dar lugar a
falsas lecturas y problemas con la transmisión
de datos. La solución tradicional a este problema es establecer la mayor cantidad de cableado como sea posible a lo largo del cuerpo exterior de la locomotora. Sin embargo, esto
también puede conllevar problemas. Por ejemplo, estar expuesto constantemente a todo el
impacto de los elementos naturales - ya sea calor, frío, lluvia o nieve - y sufrir sus consecuencias. Del mismo modo, la limpieza del tren también puede llevar a defectos. Pero si los sensores
y el cableado están montados en la parte inferior de la locomotora, también son vulnerables
a daños por piedras en el lecho de la vía.
En otras palabras, hay una apremiante necesidad de sensores inalámbricos para vehículos
ferroviarios. Las locomotoras modernas constan
de un número creciente de componentes de
una variedad de proveedores - por ejemplo, motores eléctricos, tomas e interruptores para el
arranque. Para garantizar que todos estos elementos interactúen sin problemas, es vital controlar una gran variedad de cargas mecánicas.
Cuando una locomotora está en movimiento, el
tren y la superestructura - es decir, el cuerpo están sujetos a fuerzas poderosas. Esto somete
a los componentes a grandes tensiones, a pesar
de su robusto diseño y su peso sustancial.
Los sensores inalámbricos son fáciles de instalar y requieren poco
mantenimiento. En las locomotoras, miden la tracción y el impacto
de las cargas.
en Microsegundos
Sin embargo, una consideración de diseño
importante es reducir el peso, con el fin de hacer las locomotoras más eficientes energéticamente y tan utilizables como sea posible. Por lo
tanto, es vital monitorear con precisión las cargas mecánicas a las que están sometidos los
componentes. Sólo si se garantiza la seguridad
estática y dinámica de la locomotora pueden
los ingenieros comenzar a pensar en usar menos material.
"Nuestro objetivo era crear una solución inalámbrica para supervisar el rendimiento de
una locomotora mientras está en operación",
dice Martin Glänzer, un ingeniero de desarrollo
de soluciones de alta frecuencia en Corporate
Technology (CT), la unidad central de investigación de Siemens, en Munich. Este era también el objetivo del proyecto Akusens, lanzado
en junio de 2009. Financiado por el Ministerio
Federal de Educación e Investigación Alemán,
el Proyecto involucraba a Siemens y a otros seis
socios. "Fue la primera vez que los sensores inalámbricos se probaron en las locomotoras",
explica el Dr. Hubert Mooshofer, director de
proyectos de Sensors Technologies en CT.
Mooshofer y su equipo desarrollaron los
sensores inalámbricos: dispositivos del tamaño
de una moneda de € 2 que se unen a un transmisor de radio del tamaño de la mano. Una vez
que los sensores han sido probados con éxito
en el laboratorio, era el momento de ponerlos
a prueba en una vía férrea. Las pruebas iniciales
se realizaron en la pista de pruebas de Siemens
en Allach, cerca de Munich. Después de tres
meses de pruebas, los sensores estaban listos
para someterse a prueba en la operación diaria.
Para esto se eligió la ruta entre Rotterdam y
Muttenz, un municipio en Suiza. Durante un
período de nueve meses, los sensores supervisaron una locomotora de carga en su servicio
normal, lo que garantiza que la prueba se realizó en condiciones reales.
"Un verdadero caballo de carga", opinó
Breuer de la locomotora de Siemens, que tiene
una potencia de 6.400 kilovatios y pesa 90 toneladas. A 140 kilómetros por hora, su velocidad máxima es relativamente baja, pero esto
no afecta la prueba de ninguna manera. "Las
locomotoras giran y se flexionan, incluso a velocidades mínimas", explica Breuer. Esto ocurre incluso cuando se cruza un puente a paso
de hombre o al entrar en una estación. Por eso
los investigadores estaban especialmente interesados en medir la torsión de la carrocería
del vehículo.
Al hacer esto, los sensores registran el
grado de aceleración en una serie de puntos
de medición, y no la cantidad real de distorsión
en milímetros. En total, se instalaron 20 nodos
de sensores a lo largo de la locomotora. Mediante la comparación de los datos recibidos
de cada uno, fue posible perfilar las vibraciones
y las cargas experimentadas por la locomotora
y, de esta manera, describir las tensiones sobre
los componentes individuales, a largo plazo.
Sobre la base de los datos de vibración, se
pudo ver cómo la torsión afecta la carrocería
del vehículo y el tren de rodaje. Para el ojo humano, sin embargo, tales movimientos permanecen invisibles, ya que los componentes afectados se mueven sólo unos pocos milímetros.
"Las mediciones realizadas por los sensores
inalámbricos son comparables a las realizadas
por los sensores cableados convencionales," explica Mooshofer. Los sensores tienen que operar con una precisión de 100 microsegundos,
de manera que también puedan resolver los
movimientos opuestos. Sin embargo, su extremadamente alta resolución no es la única cosa
especial sobre los sensores. "Otra característica
realmente inteligente es que todos ellos tienen
una marca de tiempo idéntica", explica Breuer.
Esto es crucial, ya que las lecturas del sensor
son comparables sólo si se toman exactamente
al mismo tiempo. Para garantizar esto, cada
sensor tiene su propio generador de reloj que
determina la frecuencia con que se sincroniza
con los otros sensores. Incluso una brecha de
un milisegundo entre dos lecturas pondría en
peligro el resultado.
El proyecto Akusens se concluyó en noviembre de 2012. Aunque todavía hay algunos problemas que necesitan ser resueltos con respecto a la transmisión inalámbrica de datos,
Breuer afirma: "Nos sorprendió lo bien que los
sensores funcionaron." Por ejemplo, continuaron trabajando de forma fiable y precisa, incluso a temperaturas tan bajas como -20 grados centígrados y tan altas como 85 grados.
En el futuro, los sensores también se pondrán a prueba en otras áreas. Los trenes de
alta velocidad son una de esas aplicaciones
potenciales. "Los sensores también son de
gran interés para la industria automotriz", dice
Breuer. Otras aplicaciones potenciales incluyen vibraciones de monitoreo en los generadores y turbinas. Pero este desafío no debe
presentar ningún problema para los dispositivos, ya que son lo suficientemente sensibles
para registrar la aceleración de una locomotora de 100 toneladas en 100 microsegundos
y comunicarse con una sincronización de
tiempo perfecta.
Ulrich Kreutzer
75
Infraestructuras Resilientes | Control de Tráfico
Los Centros de Control de Tráfico, como el de Stuttgart, confían en
una gran cantidad de datos para generar estrategias de reducción de
la contaminación.
Cortando el Smog con Datos
El tráfico urbano debe ser rápido y energéticamente eficiente. Los sistemas de gestión de tráfico pueden ayudar mediante el uso de una variedad de información para generar estrategias de reducción de
la contaminación en calles y distritos. Estos sistemas controlan semáforos, sistemas de estacionamiento y señales dinámicas en las calles. Siemens ha introducido al mercado varios de estos sistemas.
Hay muchas cosas pequeñas de la vida que
nos hacen felices. Sin embargo, no se puede
decir lo mismo de PM10, una partícula de menos de 0,01 milímetros de diámetro y por lo
tanto muy peligrosa. Mientras más pequeña es
una partícula, más profundo puede penetrar en
las vías respiratorias del cuerpo y no ser exhalada. Luego puede dañar el tejido pulmonar.
Las partículas ultrafinas también pueden moverse a través de los sacos de aire en el torrente
sanguíneo, donde alteran las propiedades del
flujo de sangre y aumentan el riesgo de enfermedades cardiovasculares.
La Organización Mundial de la Salud (OMS)
ha confirmado esta amenaza; informa que hay
un estimado de 1,3 millones de personas que
mueren cada año en todo el mundo como resultado de la contaminación del aire en las ciudades. La situación es particularmente grave en las
principales zonas urbanas. Por ejemplo, en un
día normal lleno de smog al comienzo de este
año, Beijing estableció un récord preocupante
con un registro de 800 microgramos de partículas por metro cúbico de aire. La OMS recomienda
76
un límite de 20 microgramos. Muchas otras ciudades exceden rutinariamente este límite.
Esto se ilustra en la ciudad de Ahwaz, en
Irán, donde el nivel medio de PM10 en el aire
era de 372 microgramos en 2009. La Agencia
Federal para el Medio Ambiente de Alemania
informa que las ciudades alemanas con alto volumen de tráfico también regularmente exceden los límites establecidos de estas partículas.
En Potsdam, por ejemplo, la estación de medición Zeppelinstraße de la ciudad, registró 55
días con niveles de partículas por encima del límite oficial en el 2011.
En vista de estas alarmantes tendencias, en
la primavera de 2012 la ciudad de Potsdam y
Siemens lanzaron un proyecto piloto para reducir las emisiones de partículas y dióxido de nitrógeno (NO2). Siemens instaló su sistema de
gestión de tráfico Sitraffic Concert / Scala, que
recoge los datos del tráfico y automáticamente
genera estrategias a partir de su análisis. Estas
estrategias están diseñadas para asegurar que
los flujos de tráfico sean más eficientes y produzcan menos contaminantes.
El sistema recoge información de tráfico de
último minuto (como el número de vehículos y
calles cerradas) de varios sensores. También recibe datos meteorológicos de temperaturas y
vientos, así como información acerca de ubicaciones de sitios en construcción. El sistema utiliza todos estos datos para calcular un perfil de
contaminantes de cada calle y de segmentos
de calles, en tiempo real.
"El sistema trata de guiar el tráfico fuera
de los lugares donde las concentraciones de
partículas y NO2 son demasiado altas", dice
Andrea Ghio, Product Manager de Sistemas
de Control Sensibles al Medio Ambiente, en
el sector de Siemens Infrastructure and Cities. Lo hace, por ejemplo, al pasar a verde
todos los semáforos de la vía amenazada. Alternativamente, el sistema puede reducir los
contaminantes al cambiar los flujos de tráfico. Esto se puede lograr acortando las fases
de los semáforos en verde sobre las principales vías de acceso hacia la ciudad. "Nosotros
homogenizamos las emisiones contaminantes, y eso reduce el efecto en todo el
Infraestructuras Resilientes | Control de Tráfico
mundo", explica Ghio. Estas medidas han
dado lugar a una reducción de las emisiones
de NO2 a menos del cuatro por ciento de los
44 microgramos por metro cúbico que se registraron en el otoño del 2012. Las emisiones de PM10 también disminuyeron durante
el mismo período.
Aun así, el nivel promedio anual de contaminantes en algunos distritos de Potsdam
está todavía cuatro microgramos por encima
del nivel máximo. Entre las medidas que se
están considerando están; un nuevo sistema
de gestión de espacio en parqueaderos, un
mejor transporte público en los principales
centros de tráfico, y medidas para promover
el uso de bicicletas. "Si nuestros éxitos iniciales continúan hasta el 2015, se pueden reducir aún más las emisiones contaminantes, y
podemos también introducir nuestro sistema
de gestión del tráfico enfocado al medio ambiente", dice el Director de Gestión de Tráfico
de Potsdam, Reik Becker.
ofrecer a los conductores información óptima
sobre obstáculos, desvíos y tiempos de viaje",
explica Rheinemann. La nueva tecnología ha
ayudado a Stuttgart a prevenir varios kilómetros
de atascos de tráfico todos los días.
Bucles de inducción incrustados en el pavimento proporcionan al centro de gestión de
tráfico información sobre flujos de tráfico y
tiempos de espera de vehículos en las intersecciones. Las cámaras de video también se instalan en los semáforos para medir y registrar el
volumen y la velocidad del tráfico. Los operadores pueden acceder a estos datos a través de
sistemas de software. Pueden gestionar el tráfico de forma eficiente - con ayuda de recomendaciones del sistema si así se desea.
Sin embargo, un sistema de gestión de tráfico tan sofisticado no es necesario en todos los
pueblos; una sola computadora de tráfico es
más que suficiente para cualquier comunidad
con menos de 50 semáforos. Es por eso que
Siemens ha desarrollado un nuevo software,
cial de seguridad, de dos fases, es necesario
para evitar el acceso no autorizado. Al sistema
se accede a través de un nombre de usuario y
una contraseña. Se necesita protección adicional para accionar otras medidas como el cambio del semáforo, a través de un sistema PIN
móvil, similar al utilizado en la banca virtual.
El nuevo software ha sido desarrollado para
el mercado mundial. Utiliza interfaces abiertas
que se pueden emplear internacionalmente.
Los cuatro proyectos piloto que se han realizado
hasta ahora en Alemania y Austria se complementarán con proyectos adicionales en Noruega y Polonia, a partir de octubre de 2013.
También se están planeando nuevas funciones. La más importante es un sistema de gestión que identifica los picos de demanda en la
mañana y ajusta automáticamente el sistema
de control de tráfico, en consecuencia. También está prevista la integración de datos de
tiempos de viaje, con la ayuda de unidades de
reconocimiento automatizadas de las matrícu-
Recopilación de datos de tráfico. Esto ya ha
sucedido en otras ciudades. En Stuttgart, por
ejemplo, cuatro operadores utilizan un sistema
de Siemens para coordinar todo el tráfico en una
red de carreteras y calles que tiene una longitud
total de 1.465 kilómetros. "El sistema también
tiene que tener en cuenta alrededor de 14.500
obras en construcción y 22.500 accidentes cada
año", dice Uwe Rheinemann, gerente de ventas
de Sistemas de Tráfico de Siemens.
El administrador digital Sitraffic Concerto /
Scala es un componente central del Centro Integrado de Control de Tráfico, que toma todos
los datos del tráfico de la ciudad de Stuttgart.
Los datos son recogidos por la Oficina de Asuntos Públicos de Stuttgart, el Departamento de
Ingeniería Civil, el operador de transporte público SSB AG, y el Departamento de Policía de
Stuttgart. Un equipo de Siemens procesa toda
la información e interviene el sistema de tráfico
de Stuttgart 35 veces al día. Este sistema cambia los semáforos, controla los sistemas de guía
de parqueaderos, y proporciona datos para las
señales de tráfico dinámicas. "Esto nos permite
programado para ser introducido al mercado
en octubre de 2013.
Este software se llama Smart-Guard, y
ofrece todas las funciones básicas para el seguimiento y la gestión del tráfico en ciudades pequeñas y pueblos. Las personas autorizadas
para operar el sistema pueden utilizar una nube
privada (entorno de TI seguro) en una red interna para acceder a los semáforos, detectores
y parqueaderos, con cualquier navegador
HTML5.0 habilitado en un PC, tablet PC o
smartphone. Además, esto se puede hacer
desde cualquier lugar de la Tierra.
Las configuraciones anteriores que corrían
directamente en la computadora de un usuario,
demoraban hasta cinco minutos para acceder
a los sistemas. Por el contrario, la nube privada
ofrece a los usuarios los datos de tráfico en tan
sólo diez segundos. "El objetivo es ofrecer un
centro de gestión de tráfico de fácil manejo, basado en la Web", dice el director de producto
Michael Düsterwald.
Teniendo en cuenta que a SmartGuard se
accede a través de Internet, un concepto espe-
las, instaladas en las estaciones de medición.
La protección de datos se realizará mediante
potentes algoritmos que hacen que los datos
de las placas de los vehículos sean anónimos.
Está claro que la nueva tecnología puede
hacer los flujos de tráfico más eficientes, no
sólo en las principales zonas urbanas, sino también en ciudades más pequeñas. Será posible
reducir las emisiones de CO2 en algunas estaciones de medición hasta en un 25 por ciento,
predice Düsterwald, quien explica que "la idea
es cambiar los atascos de tráfico y todos sus
efectos negativos a lugares menos sensibles,
como las zonas industriales." Desde una variedad de enfoques, tales como la expansión de
las redes de transporte público, un mayor desarrollo de vehículos de bajas emisiones, y el
mayor uso de la bicicleta, todos necesitaremos
hacer una contribución. Dentro de este concepto integral, SmartGuard es una pequeña
pero importante parte del esfuerzo global para
optimizar los flujos de tráfico. Después de todo,
hay muchas pequeñas cosas en la vida que nos
hacen felices.
Ulrich Kreutzer
77
Infraestructuras Resilientes | Historia
Un tranvía de 1929 en Mallorca (arriba), el Comet, de 1929 en los Altos
Tatras, un motor de 1896 en Tsing Tao, y la planta de energía Walchensee
1924 (derecha).
Resistiendo los Estragos del Tiempo
El avance triunfal de la electricidad comenzó hace más de un siglo. Ferrocarriles y motores eléctricos cambiaron vidas, y las primeras plantas fueron construidas con el fin de satisfacer la creciente necesidad de electricidad de la sociedad. Algunas de estas tecnologías todavía están en uso
hoy en día. Cinco ejemplos cuentan historias impresionantes sobre la fuerza de la tecnología y la
durabilidad de la innovación.
A comienzos del siglo 20, viajar desde la ciudad portuaria de Palma a las regiones montañosas de Mallorca era una tarea difícil. Los viajeros tenían que viajar en carruajes y carretas a
lo largo de las estrechas vías, de arriba a abajo
en las montañas, y atravesar el Coll de Sóller.
En el camino, debían descansar varias veces
con el fin de recuperarse de las tensiones del
viaje. Sin embargo, esta fue la única manera de
traer mercancías de Palma a Sóller.
Las cosas no cambiaron hasta 1907, cuando
se inició la construcción de una conexión ferroviaria entre Palma y Sóller. El servicio se inició
en 1912 y se completó después de 18 meses
con una línea de tranvía eléctrico de Port de Sóller, cinco kilómetros más adelante. La línea de
tranvía tenía su propia planta de energía en la
estación de tren de Sóller, donde un motor de
combustión, con una potencia de 48 kilovatios
(kW), alimentaba un dinamo desarrollado por
la empresa electrotécnica alemana Siemens-
78
Schuckert. De repente, la pequeña ciudad comenzó a beneficiarse de los visitantes y de los
bienes; como el pescado fresco que se transportaba en un pequeño coche refrigerado.
Otro gran paso, que eliminó el irritante
humo de los túneles, fue la electrificación de la
línea de tren en 1929. Para ello, el operador de
la línea, Ferrocarril de Sóller, compró cuatro locomotoras bidireccionales, cada una con un
peso de 33 toneladas y una potencia de 265
kW, los cuales también fueron producidos por
Siemens-Schuckert.
Casi 85 años después, los mismos trenes,
numerados del 1 al 4, siguen subiendo cientos
de metros sobre el nivel del mar todos los días,
por la ruta de 27 kilómetros entre Palma y Sóller.
Expertos en ferrocarriles notan los rieles, inusualmente estrechos, de sólo 914 mm de ancho (una pista normal tiene 1435 mm de ancho). Los pasajeros disfrutan no sólo el refinado
interior de los vagones con paneles de madera,
sino también la vista desde sus anticuadas ventanas corredizas. Los trenes viajan pasando olivares y plantaciones de naranjos, a través de un
total de 13 túneles, y varios puentes.
Salvando una Reliquia. Otro tesoro no ha resistido los estragos del tiempo con tanto éxito.
En las montañas del Alto Tatra de Eslovaquia,
un tranvía llamado El Cometa transporta correo, bienes, y turistas a los balnearios de la
montaña, desde 1912. El viaje es agotador. A
lo largo de los 36 kilometros de ruta, el tren
avanzó unos 700 metros de altitud, a veces con
temperaturas exteriores de -30 º C. Esta locomotora fue construida en Budapest en 1912.
Una fábrica de Siemens-Schuckert en Bratislava
le suministraba motores eléctricos, cada uno de
los cuales tenía una potencia de 40 kW, y todo
el equipo eléctrico. Desde el principio, el tren
era famoso por su fiabilidad. Sin embargo, en
la década de 1980 fue enviado a un semi-retiro
Infraestructuras Resilientes | Historia
y puesto en marcha sólo en aniversarios y otras
ocasiones especiales.
Justo antes de los 100 años del tren, un rayo
dañó el motor eléctrico y un cable de alta tensión. Parecía como si el lugar de descanso del
ferrocarril en Poprad fuera su destino final. Sin
embargo, un grupo de rescatistas apareció para
salvar a este monumento local. Era el club de
veteranos del ferrocarril de Poprad, y Siemens
el principal patrocinador del proyecto de restauración. Después de las reparaciones, el motor
una vez más arrancó sin problemas. El tranvía
se puso de nuevo en marcha en agosto de
2013, y hoy puede transportar a unos 1.000
pasajeros al día.
El Comet recibió su nombre en el invierno
de 1923, cuando fue equipado con un quitanieves. A altas velocidades, el tranvía sacó una
larga cola de nieve detrás de él. De ahí nació su
nombre, que se ha establecido firmemente
desde entonces.
Fiable Cervecería. Lejos de los Altos Tatras,
hay otro protagonista mayor, que se tiene en
alta estima. Una de las primeras fábricas de cer-
Suministrando Energía a Un País Entero.
Ningún motor eléctrico puede funcionar sin
una fuente de energía. Por eso la necesidad de
las plantas de energía eléctrica aumentó en
todo el mundo desde los años 1900. En muchos lugares esto marcó el comienzo de la era
de las centrales hidroeléctricas. Una de ellas fue
la planta de energía Ardnacrusha en Irlanda,
que entró en servicio en 1929. Con 86 MW, entregaba el 90 por ciento de la producción total
de energía de Irlanda. Hoy en día, su potencia
de salida sigue siendo la misma, pero representa sólo el dos por ciento del total de la energía de Irlanda.
La empresa Siemens-Schuckert fue el contratista general y proveedor de los sistemas
para la generación de electricidad limpia - y su
almacenamiento. Walchensee, o el Lago Walchen, se encuentra a 800 metros sobre el nivel
del mar; Kochelsee, o el lago Kochel, está situado
200 metros más abajo. A principios del siglo 19,
la demanda de energía eléctrica creció en Bavaria. En respuesta, Oskar von Miller, un ingeniero
de la construcción y fundador del Deutsches Museum de Munich, siguió adelante con la construcción de la planta de energía de Walchensee.
El principio detrás de esta planta es simple:
Un total de seis tuberías se colocaron entre los
dos lagos naturales. El agua que llega desde el
lago Walchen se precipita hacia abajo, a través
de la tubería de 200 metros y hacia las ocho turbinas de la central eléctrica. Conectados a los
ejes de la turbina hay ocho generadores que
producen electricidad. El agua fluye, posteriormente, a su vez al lago Kochel.
Las turbinas comenzaron a girar en 1924, y
siguen haciéndolo. Los ocho generadores, dos
de los cuales fueron fabricados por SiemensSchuckert, han servido fielmente a la central
desde el principio. En la década de 1960 sólo
tuvieron que ser rebobinados y relaminados.
veza de China comenzó a operar en 1903 en la
ciudad portuaria de Tsingtao. La Cervecería Germania, fue fundada por colonos alemanes y británicos, que lejos de sus países de origen elaboraban su bebida favorita. Desde el principio, el
proceso de fermentación fue asistido por la máquina eléctrica más antigua de Siemens, que todavía está en funcionamiento hoy en día: un
motor eléctrico fabricado en Alemania en 1896.
Casi un siglo después, Germania Pils se ha
convertido en Tsingtao Beer y es hoy una de las
fábricas de cerveza más grandes de China. El
antiguo motor Siemens resistió los estragos del
envejecimiento por un largo tiempo. Hizo su
trabajo con fidelidad, y no necesitó de reparaciones, hasta 1995. Sin sufrir ningún daño, sobrevivió a la toma de control de la fábrica de
cerveza por los japoneses en 1916 y a la Segunda Guerra Mundial, después de la cual
Tsingtao pasó a manos chinas en 1945. Sin embargo, llegó el momento de que el reluciente
eléctricos para Ardnacrusha. La construcción de
la planta de energía, que comenzó en 1925, resultó ser una obra gigantesca. La industria de
la construcción de Irlanda todavía no estaba
muy desarrollada, por lo que casi todos los trabajadores y materiales cualificados provenían
de Alemania. Esto incluía 30.000 toneladas de
maquinaria y equipos para construcción.
El clima húmedo de Irlanda y la mala estabilidad del suelo crearon problemas adicionales
para los constructores. Las partes cruciales de
la central se pusieron en funcionamiento en octubre de 1929, y desde ese momento el país recibe electricidad a través de un sistema de cable
de 3.400 kilómetros de largo. Algunos de los
componentes originales de la planta se encuentran todavía en funcionamiento hoy, como los
dinamos, los motores de anillos, los rodamientos originales, y los rectificadores.
En las estribaciones de los Alpes de Baviera la
naturaleza ha creado las condiciones perfectas
Hoy, la planta genera alrededor de 300 gigavatios-hora al año - una parte relativamente
pequeña de la fuente de alimentación de
energía de Alemania. Brinda a unos 80.000
hogares su electricidad. Sin embargo, los operadores tienen un pequeño margen de maniobra en términos de generación de energía.
Ellos pueden dejar que fluya el agua a través
de las tuberías, como ha fluido normalmente
del lago Walchen, en cuyo caso el nivel de
agua permanece constante, o pueden contener el agua durante la noche y abrir la tubería
cuando la demanda de electricidad llega a un
punto dado. A los pocos minutos, el sistema
se ejecutará a plena capacidad. Esta opción
equilibra los períodos de mayor demanda y
contribuye a la estrategia de transición energética de Alemania. A pesar de su edad, la
planta de energía sigue siendo tan moderna
como siempre.
Nicole Elflein
motor eléctrico negro de Siemens de 1903 comenzara su merecida jubilación. Ha estado descansando en el Museo Tsingtao desde 1995.
Pero ahora tiene un satisfactorio sucesor: Desde
el año 2010, un sistema de control de proceso
automático (BRAUMAT) de Siemens ha asegurado que la cerveza Tsing Tao todavía se sirva
en todo el mundo.
79
Infraestructuras Resilientes | Grandes Datos
Una plataforma de software de Siemens agrupa una
variedad de bases de datos que ayudan a evitar que
las turbinas de gas y de vapor se descompongan.
La Tecnología de la información e Internet
están aumentando considerablemente la cantidad de datos que deben ser almacenados en
todo el mundo. Estos datos incluyen, no sólo la
información generada en las redes sociales,
como imágenes, textos y videos en plataformas
como Facebook, sino también los datos que los
empleados de las empresas manejan en las redes corporativas y los datos de las máquinas producidos por los sensores, transmitidos a través
de Internet, y agrupados en bases de datos.
De acuerdo con un estudio realizado por investigadores de mercado de Forrester, entre
2006 y 2012 el volumen de datos mundial se
multiplicó por diez. En 2012 el volumen se elevó
por encima de 2,5 zettabytes, por primera vez.
Ese es un enorme e inimaginable número con
21 ceros. Si estos datos se almacenaran en CDROMs, la pila resultante sería diez veces mayor
que la distancia de la Tierra a la Luna. Y la cantidad de datos sigue aumentando rápidamente.
De acuerdo con un estudio realizado por los
investigadores de mercado de IDC, se espera que
el volumen de datos aumente a cinco zettabytes,
sólo en Europa occidental en 2020. Un Exabyte
corresponde a 1 billón de gigabytes y es el equivalente a unos 20 billones de archivadores llenos
de documentos de texto. Un zetabyte es mil veces más grande.
Una de las razones de este aumento es el
hecho de que Internet es cada vez más móvil.
Sistemas de Alerta Temprana
para Turbinas y Tomógrafos
Aunque las infraestructuras, los sistemas de energía y transporte están haciéndonos la vida más cómoda, cada vez que se descomponen las consecuencias pueden ser graves. Para evitar interrupciones,
Siemens está trabajando con sus socios para evaluar los datos de sensores que ayudan a detectar problemas técnicos desde el principio. El objetivo es crear sistemas resistentes y a prueba de fallas.
Enormes cantidades de información están
siendo generadas por programas de los teléfonos inteligentes, particularmente. Alrededor
de 2,5 exabytes de datos se transmiten a través
de la Internet móvil cada día y se almacenan
en las plataformas.
Hasta la fecha, esta gran cantidad de datos
se ha mantenido sin muchas alteraciones. Sin
embargo, esto va a cambiar, gracias a tecnologías de "grandes datos" que pueden analizar
grandes volúmenes de datos no estructurados.
80
Infraestructuras Resilientes | Grandes Datos
Lo hacen por medio de algoritmos que pueden
descubrir patrones inesperados y nuevas relaciones que, para el ser humano, sería un caos virtual. Las empresas pueden convertir esta información en nuevos puntos de vista, no sólo para
optimizar los procesos de negocio, productos, fábricas y relaciones con los clientes, sino también
para controlar infraestructuras complejas y optimizar el servicio y el mantenimiento. El objetivo
es combinar los datos de sensores sobre el estado de las máquinas y equipos, con información
sobre los mensajes de error y las estadísticas de
control de calidad.
Tal combinación permitiría que los sistemas
inteligentes de vigilancia pudieran detectar fallas
tempranas, y así los componentes defectuosos
podrían ser reemplazados y los problemas podrían ser resueltos antes de la avería. En las plantas de energía de gas, por ejemplo, sensores de
movimiento medirían valores de la turbina respecto a su uso, y los sensores transmitirían estos
valores a un sistema informático. Este último
analizaría los datos y activaría una alarma si, por
ejemplo, hubiera un límite crítico, como una
temperatura más alta que la permisible en la cámara de combustión. "El sistema ya funciona
bastante bien," dice el Dr. Steffen Lamparter, del
departamento de Monitoreo y Análisis de Siemens Corporate Technology (CT) en Munich.
En el futuro, a los investigadores les gustaría
combinar los datos con información adicional y
evaluarla en tiempo real. Esta información se refiere a una variedad de parámetros, incluyendo
la cantidad de energía producida y los cambios
en las corrientes eléctricas de un motor. De
acuerdo con pronósticos conservadores, el hacerlo sería reducir el tiempo que los técnicos necesitan para acceder a los datos pertinentes, por
lo menos en un 25 por ciento. "Los técnicos dedican en promedio un 80 por ciento del tiempo
de procesamiento en la recogida de datos, por
lo que se calcula que más de un millón de euros
se podrían ahorrar cada año, sólo en el mantenimiento de las turbinas", dice Lamparter.
Tales análisis ya se están realizando en
tiempo real para las últimas turbinas de gas
Clase-H de Siemens. Los ingenieros de puesta en
servicio de Siemens pueden acceder en tiempo
real a los datos de una turbina en cualquier momento y sin demora, y evaluarla independientemente de su ubicación. Cada turbina de gas está
equipada con 1500 sensores que miden con precisión los valores operativos esenciales como
temperatura, presión, composición del gas, salida generada, y mucho más, al segundo.
Ya sea que se trate de turbinas de gas, turbinas de ciclo combinado o de otros sistemas, la
experiencia que Siemens ha ganado con sus numerosos servicios a estas plantas, le ha permitido obtener conocimientos adicionales en la re-
alización de búsquedas inteligentes de datos de
funcionamiento y mensajes de error.
Estas ideas pueden utilizarse para optimizar
aún más los sistemas individuales. La compañía
tiene previsto crear un sistema experto de ayuda
sistematizada, que examinará las interrelaciones
entre las fallas que se producen en una planta y
los componentes instalados. "En el futuro, los diseñadores podrán acceder a estos datos cuando
estén seleccionando los componentes para las
nuevas plantas. La información les dirá cómo los
componentes han funcionado en la práctica ",
explica Lamparter. De esta manera, las plantas
podrían ser más robustas desde el principio.
Detectando Patrones en la Complejidad.
Tales métodos y técnicas están actualmente
desarrollándose en un proyecto de investigación
europeo llamado Optique. En este proyecto,
diez socios - incluyendo empresas como Siemens y la compañía petrolera noruega Statoil,
así como investigadores de las universidades europeas - están trabajando en tecnologías básicas
para hacer búsquedas más eficientes en bases
de datos complejas.
especializadas", informa Roshchin. Siemens
tiene la intención de optimizar sus servicios de
mantenimiento preventivo, vinculándolos a las
fuentes de datos adicionales.
"En nuestra parte del proyecto, el objetivo
principal no es sólo el manejo de grandes cantidades de datos", explica Lamparter. "El servicio
de mantenimiento de una turbina genera sólo 30
gigabytes de datos por día y el pool de datos tiene
un total de 10 terabytes." Un desafío mucho mayor es integrar diferentes bases de datos y al
mismo tiempo vincularlas con un grupo de datos
cambiante y en expansión. "Como resultado, tenemos que actualizar permanentemente nuestros cálculos", dice Lamparter. "Esta es una tarea
exigente, sobre todo cuando se necesita tener resultados en tiempo real."
Herramientas de evaluación inteligentes.
Otros métodos deben utilizarse para que los datos no estructurados, tales como mensajes de
error en forma de texto, se puedan combinar
con datos estructurados, como los valores de la
máquina. El análisis de reconocimiento semántico de texto y los procedimientos de análisis de
El reto: Varias bases de datos deben ser integradas
y relacionadas, mientras el banco de datos está
continuamente cambiando y expandiéndose.
El objetivo del proyecto es vincular diferentes
fuentes y bases de datos para darles un cierto
grado de inteligencia. El plan es utilizar potentes
algoritmos para descubrir patrones y relaciones
inesperadas, a una velocidad y un nivel de calidad
que habría sido inconcebible hace un tiempo.
En el futuro, los empleados de una empresa
serían idealmente capaces de formular preguntas sencillas para buscar información en los
grandes grupos de datos relacionados entre sí
y estructurados de manera diferente. Las respuestas que recibirían los empleados les ayudarían a tomar decisiones.
Mientras que Statoil está principalmente interesada en mejorar su utilización de bases de
datos para la exploración de nuevos yacimientos, el Dr. Mikhail Roshchin, quien representa el
caso de las aplicaciones de Siemens en el proyecto Optique, espera optimizar el uso de datos
para el mantenimiento preventivo de las turbinas de la central eléctrica. Su objetivo es hacer
que las futuras redes de energía sean más resistentes a las averías. Siemens ya está ofreciendo
a sus clientes un mantenimiento preventivo de
las turbinas. "El área de Servicios de Energía para
Petróleo y Gas, así como nuestro negocio de centrales eléctricas están logrando esto a través de
la implementación de plataformas de software
imágenes se pueden, por ejemplo, transformar
en texto, audio, video y archivos de imágenes en
datos analizables, haciéndolos utilizables para la
toma de decisiones, por primera vez. Aquí, sin
embargo, el reto es que una amplia gama de
fuentes y formatos de datos deben vincularse
entre sí, de tal forma que se puedan sacar conclusiones sobre las causas de los fallos y averías.
"Para hacer los análisis más eficaces, incluso
las bases de datos individuales deberán estar
equipadas con instrumentos de evaluación inteligentes", dice el colega de Lamparter, Thomas
Hubauer, mientras explica otro de los objetivos
del proyecto de investigación. Como resultado,
el cálculo de los datos estadísticos claves, por
ejemplo, puede no requerir todos los datos para
ser leído en el pool de datos. En su lugar, sólo se
necesitaría el espacio muestral relevante para la
investigación. Este espacio podría proporcionar
el valor medio y la desviación estándar, entre
otras cosas.
Sin embargo, por el momento los expertos
todavía necesitan la ayuda de sus colegas de IT
con el fin de acceder a la información de diferentes bases de datos. Esto se debe a que la información existente, en primer lugar debe ser seleccionada y cargada en espacios de datos
especiales antes de poder hacer búsquedas. Esto
81
requiere un conocimiento especial que pondría
a prueba las capacidades de alguien que no está
bien versado en la Tecnología de Información.
Sin embargo, esto va a cambiar, ya que "sólo los
propios expertos saben lo que realmente va a
beneficiarles", dice Hubauer. Como resultado, las
búsquedas de bases de datos tendrán que ser
tan simples como los buscadores de Internet,
como Google.
El proyecto de investigación Optique está todavía en sus primeras etapas. Se inició en noviembre del 2012 y se extenderá hasta finales
del 2016. Siemens tiene grandes esperanzas en
este proyecto. "Esperamos que los resultados
sean transferibles a otras aplicaciones de grandes datos para que puedan ser utilizados por
ellos también", dice Gerhard Kress de CT, responsable de la coordinación de proyectos de grandes
volúmenes de datos en Siemens.
Utilizando un enfoque similar al de sus colegas en el Sector Energy de Siemens, especialistas
del Sector Healthcare han desarrollado un experto sistema para calcular la probabilidad de
que un componente clave, como un tubo de rayos X en un tomógrafo computarizado, pueda
estar defectuoso. Los tubos de rayos X "juegan
un papel crucial en la determinación de la disponibilidad del sistema y la calidad de la imagen.
TubeGuard puede predecir de forma confiable
un daño, desde el principio ", dice Kress.
En vista de esto, los tomógrafos están siendo
equipados con sensores que monitorean los parámetros clave, tales como la corriente en el
tubo, la rotación del ánodo, y la temperatura del
aceite. Este software de monitoreo transmite
datos de funcionamiento a un centro de servicio
de Siemens, en tiempo real. "Estos datos permiten a nuestros colegas utilizar algoritmos complejos para calcular la probabilidad de un colapso en los próximos días", dice Kress. Esto
permite a nuestros empleados de servicios hacer una cita con los radiólogos, con antelación
para que el componente defectuoso se pueda
sustituir sin interrumpir las operaciones.
"El sistema ya funciona bien", dice Kress. En
el futuro, las enormes cantidades de datos y la
combinación de diferentes bases de datos podrían hacer posible el desarrollo de nuevos conceptos de negocio para otros procedimientos,
como el análisis de procesos. "Podríamos encontrar correlaciones entre los grandes bancos de
datos y reconocer las interrelaciones que ayudarían a mejorar los procesos y procedimientos en
los consultorios médicos. Esto, a su vez, ayudaría
a estabilizar los costos en el cuidado de la salud",
dice Kress acerca de una posible aplicación para
el sistema. Sin embargo, será necesaria una cantidad considerable de investigación antes de que
este objetivo pueda cumplirse.
Hans Schürmann
82
¿Cómo analiza usted los datos?
Uszkoreit: Al plantear una amplia variedad
de preguntas. Ellas pueden ser muy precisas,
como cuando estamos buscando tendencias
en los consumidores. También pueden ser
menos precisas, por ejemplo cuando los datos
fluctúan. Tome por ejemplo el aumento en la
prescripción de medicamentos. Aquí queremos saber cuál es la causa del aumento.
Cuando se trata con grandes cantidades de
datos, a veces se encuentran respuestas sin ni
siquiera preguntar.
¿Dónde cree usted que la evaluación de
los datos va a generar mayores beneficios, en lo económico o en lo social?
Uszkoreit: El principal beneficio es que no
Lo que se Necesita:
El Prof. Hans Uszkoreit, de
63 años, enseña lingüística
computacional en la Universidad de Saarland. También es
Director Científico y Director
del Laboratorio de Lenguaje
en Tecnología, en el Centro
Alemán de Investigación de
la Inteligencia Artificial, en
Saarbrücken. Desarrolla tecnologías para el procesamiento del lenguaje humano
y ha sido co-fundador de varias compañías nuevas. Junto
con su equipo de investigación, ha creado un proceso
para la búsqueda de interrelaciones complejas, hechos e
incidentes en textos largos. El
sistema aprende automáticamente la normativa de la
Web, sobre la base de millones de ejemplos que filtra al
utilizar el conocimiento obtenido de Wikipedia y de muchas otras fuentes. En reconocimiento a su trabajo,
Uszkoreit recibió el Premio Faculty Research Award de
Google en 2012 y un Google
Focused Research Award en
2013.
sólo evaluamos datos estructurados, sino
también todo tipo de datos no estructurados,
tales como textos, imágenes y grabaciones
de voz, que puedan utilizarse. Además, podemos encontrar correlaciones entre los datos. Por ejemplo, podemos comparar los datos de la estación meteorológica con
información de la cosecha o las estadísticas
de tráfico, o la información nutricional con
datos médicos. La sociedad se beneficia de
este conocimiento de los procesos e interrelaciones complejas, no importa si es en el
sector de la atención médica o en la economía. El objetivo es encontrar patrones y crear
representaciones digitales correctas del
mundo real. Para enseñar a las computadoras a comprender el lenguaje, también se necesitan grandes cantidades de datos y un
profundo conocimiento del mundo.
¿Qué riesgos ve usted?
Uszkoreit: Hay un riesgo potencial cuando la
información sobre individuos, grupos o procesos puede ser mal utilizada. Por ejemplo, alguien podría usar la información médica de
los pacientes en su contra, o si se tiene conocimiento detallado de la arquitectura de un
edificio de un banco y la información llega a
los ladrones.
¿Qué recomienda?
Uszkoreit: Se puede comparar esta situación con el sistema financiero. Aunque siempre existe un cierto riesgo de que el dinero
pierda su valor, no lo hemos prohibido y ni
hemos regresado al trueque. En lugar de
ello, hemos creado sistemas para la protección de nuestro dinero. En el mundo real, tenemos conceptos jurídicos formales para regular el manejo de los bienes y el dinero.
Esto es algo que todavía nos falta en el
mundo virtual. Sin embargo, al no explotar
el potencial que los datos nos ofrecen, sería
casi como si los físicos dejaran de llevar a
cabo la investigación, porque podrían conducir a la creación de un arma peligrosa - a pesar de renunciar a la posibilidad de descubrir
una solución para los problemas energéticos
de la humanidad , por ejemplo.
En muchos casos, los datos se hacen muy
valiosos cuando se les puede asignar a
individuos específicamente. ¿Qué piensa
acerca de este desarrollo?
Uszkoreit: A pesar de que despersonalizamos los datos y los hacemos anónimos, ellos
permiten sacar conclusiones con respecto a
determinadas personas, y reflejan estilos de
vida, ambientes y condiciones físicas. Por
ejemplo, los genetistas pueden reconocer
cada individuo sobre la base de su secuencia
genética. Pero ¿cómo se debe tratar dicha información, en vista de los grandes beneficios
médicos que ofrece? Otro ejemplo es el uso
de cámaras de vigilancia en las estaciones
nosotros, como individuos también tenemos
mucho más poder hoy en día que el que teníamos en el pasado.
Qué quiere decir con esto?
Uszkoreit: Los clientes pueden agruparse en
foros, por ejemplo, y poner a los comerciantes bajo mucha más presión que antes, al boicotear ciertos productos o procesos de producción, por ejemplo. Los consumidores
también pueden formar cooperativas de compra, firmar peticiones, e iniciar referendos. La
indignación difundida en Internet es una desagradable prueba de cómo la influencia se
puede ejercer aquí. Una gran transformación
Un Marco Legal para el Mundo Virtual
Cuáles cree usted que serán los beneficios concretos?
Uszkoreit: En el caso de una turbina de jet,
por ejemplo, se puede evitar un desastre mediante la evaluación de los datos del sensor,
para que pueda detectar problemas a tiempo
antes de que falle la turbina. Usted puede hacer lo mismo con los puentes, ya que tampoco se derrumban por casualidad. Tales análisis son también beneficiosos en la medicina,
porque permiten a los médicos detectar enfermedades y sus causas, mucho antes de que se
presenten gravemente.
¿Podrían las predicciones ser tan amplias
como en la película Minority Report,
donde se evitan crímenes, incluso antes
de que se cometan?
Uszkoreit: Sin duda, sería posible detectar
patrones que podrían decirnos, por ejemplo,
dónde y cuándo podrían ocurrir tales delitos,
así como en qué condiciones. Sin embargo,
no se pueden analizar casos individuales. Sería un error pensar que usted podría hacer
predicciones precisas respecto a un sistema
tan extremadamente complejo como el ser
humano. Una pequeña causa puede dar lugar a importantes cambios en el comportamiento. Creo que el comportamiento humano está sujeto a procesos no lineales,
como en la teoría del caos del efecto mariposa, donde el aleteo de las alas de una mariposa puede eventualmente desencadenar
una tormenta lejana.
del metro. Aunque estas cámaras lo graban a
usted, lo hacen para mejorar la seguridad
pública. Imagínese que usted vive en una
casa que es famosa por su arquitectura pero
usted no aprueba que Google Streetview la
muestre en Internet. ¿Qué derecho tiene usted a decir que su casa sólo puede ser vista
por un rico australiano que puede darse el
lujo de volar por encima de ella, con el fin de
echar un vistazo, por ejemplo, pero no por su
vecino menos rico que le gustaría simplemente verla en la Web?
¿Significa eso que la libre determinación
tiene que ser reconsiderada en la actual
era de Internet, las redes sociales, y las
grandes bases de datos?
Uszkoreit: Sí. La cuestión es dónde comienzan y dónde terminan mis derechos sobre mis
datos. Para volver al ejemplo anterior, es la
vista de una casa un derecho que viene automáticamente con la propiedad? O, por poner
otro ejemplo, soy dueño de la imagen realizada a mi pierna rota? Yo no tomé la imagen
de rayos X ni la pagué. Pero tales imágenes
podrían ayudar a curar las piernas de otra
gente. ¿Es moralmente justificable evitar que
la imagen se utilice para tratar a otras personas? Creo que tenemos que repensar todo el
asunto. Tienen que ser propiedad de alguien
todos los datos? Las normas legales relativas a
Internet son de hecho un territorio desconocido. Cuándo debemos enfocarnos en la autodeterminación informal y cuándo en el bien
común? Los tribunales todavía tienen que
aclarar muchas cuestiones aquí. Sin embargo,
está actualmente en curso en la sociedad. La
democracia digital es cada vez más factible y
con el tiempo será un hecho.
Si mira hacia el futuro — digamos el año
2050 — cómo cree usted que será el
mundo de los grandes datos?
Uszkoreit: El mundo virtual llegará a ser
cada vez más real. Vamos a vivir en él y con él.
Un ejemplo podrían ser las salas de datos en
3-D, a las que en realidad podemos entrar.
Pero, estos sistemas tendrán características de
seguridad como los que tiene el mundo real.
Por ejemplo, no todo el mundo está autorizado a abrir una caja fuerte de un banco, y los
documentos se mantienen bajo llave. Esto se
hace para proteger a las personas, así como a
la sociedad en general. Sin embargo, debido a
que el mundo real y el virtual coincidirán, nadie va a poder poseer la vista de una imagen
de rayos X o de una casa - ni en el mundo real
ni en el virtual. Pero el mayor desafío al que
nos enfrentaremos con grandes datos es el
tiempo. Una cantidad limitada de olvido tiene
que ser posible en el futuro, aunque tampoco
queremos una biblioteca sellada. ¿Y cómo van
a permanecer los datos continuamente utilizables? Imagine que tenemos el equivalente
de todos los datos que se han producido en
los últimos 4.000 años. Así serán las cosas
4.000 años a partir de ahora. La investigación
histórica se llevaría a cabo de forma muy diferente. Pero sin mayores avances tecnológicos,
esta avalancha de datos nos podría inundar.
Entrevista de Susanne Gold
83
Infraestructuras Resilientes | Centros de Cómputo
Los centros de cómputo pueden reducir drásticamente su demanda de energía. Abajo:
centro de cómputo de Google en Finlandia.
Cero punto dos gramos — es la cantidad de
dióxido de carbono que se emite cada vez que
se realiza una búsqueda en Google. El CO2, un
gas de efecto invernadero, se produce porque
la mayor parte de la electricidad que usan las
computadoras, los aires acondicionados y los
centros de cómputo con las que se realizan esas
búsquedas, se genera en las centrales eléctricas. Aunque 0,2 gramos no es mucho, las tres
mil millones de búsquedas realizadas diariamente suman rápidamente. En 2011 Google
consumió 2,7 teravatios-hora (TWh) de electricidad. Todos los centros de cómputo del
mundo unidos consumen alrededor de un dos
por ciento de la electricidad mundial, y ese número va en aumento.
De acuerdo con el Boston Consulting Group,
la capacidad de los servidores de las empresas
de Internet como Google y Amazon, y de los
bancos y las grandes empresas industriales, crecerá seis veces para el 2020. El volumen de almacenamiento de datos se incrementará 70 ve-
Dieta Inteligente para
Devoradores de Energía
Cuando la demanda de los centros de cómputo se incrementa, también lo hace la demanda de
energía. Siemens está ayudando a contrarrestar esta tendencia con la gestión de edificios inteligentes y fuentes de alimentación flexibles, enfocándose en el funcionamiento a prueba de fallas.
ces. Este crecimiento está haciendo que los centros de cómputo utilicen más energía. En 2020
podrían producir más emisiones de CO2 que todos los aviones actualmente en operación.
La Agencia Internacional de Energía estima
que las necesidades energéticas de las tecnologías de información y comunicación, y el consumo electrónico se duplicarán a 1.700 TWh entre 2011 y 2030. Esto es casi tres veces la
demanda total de electricidad de Alemania. Los
operadores de centros de cómputo están al
tanto de este problema y están buscando maneras de reducirlo. El ahorro de energía es una
prioridad para los administradores de TI, pero la
prevención de daños es aún más importante.
Después de todo, si una tienda online como
Amazon queda inaccesible durante varias horas,
las pérdidas económicas serían enormes. Por lo
tanto, el reto es hacer que el suministro y la
transmisión de energía a estos centros sean lo
más eficientes y confiables como sea posible.
Siemens está desempeñando un papel pionero en esta área. Ofrece equipos para el suministro eléctrico de los centros de cómputo, y
puede incluso planear toda la infraestructura
84
técnica del centro. Su equipo global de expertos
para redes de baja y media tensión se coordina
en Erlangen, Alemania. Los compañeros de trabajo de Siemens Building Technologies complementan esta experiencia con sus habilidades de
gestión de edificios.
Sólo si muchas medidas se toman en conjunto, se puede mejorar la eficacia del uso de
la energía (PUE –Power Usage Effectiveness).
PUE es el término utilizado por la industria de
TI para describir la relación entre la cantidad
de energía suministrada y la utilizada por los
equipos del servidor. Una relación de 1 sería
ideal. Algunos de los centros de cómputo de
Google, con 1.1, se acercan mucho a este valor. Sin embargo, el valor promedio en el sector es superior a 1,8, y muchos centros simplemente desperdician energía. "En algunos
casos, la mitad de la electricidad consumida se
utiliza para aire acondicionado", dice Laurent
Tognazzi, un representante de servicio al
cliente, responsable de las redes de baja y media tensión de Siemens.
El primer paso en el ahorro de energía es seleccionar la ubicación adecuada para un centro
de cómputo. Por eso, muchos operadores están construyendo nuevos centros de cómputo
en altas latitudes o subterráneos.
Incluso hay una tendencia hacia centros de
cómputo completamente automatizados, que
se controlan de forma remota. Esto significa
que los servidores operan en habitaciones sin
luz o sin personal, y los edificios de oficinas
que desperdician energía ya no son necesarios. Los sistemas de edificios inteligentes
operan del modo más económico posible.
Aquí es donde Siemens aporta su experiencia
con tecnología certificada según la norma
LEED del Green Building Council. Más de 20 de
los inmuebles propios de la empresa ya han
recibido esta certificación.
Un software inteligente no siempre es necesario para ahorrar energía; a veces la simple física puede hacerlo. Por ejemplo, Siemens puede mantener los equipos frescos
mediante la instalación de un gran ventilador
suspendido de un techo. El ventilador hace
circular el calor residual de los equipos y se
asegura de que siempre estén avivados por
una brisa fresca.
Infraestructuras Resilientes
99,999 por ciento de disponibilidad. Todos
los sistemas deben interactuar según se requiera. Data Center Clarity LC es un paquete de
software de Siemens que, por primera vez, coordina los sistemas de gestión de edificios con
infraestructuras de TI, vinculándolos con el funcionamiento del servidor. Por ejemplo, si la utilización de la capacidad de los equipos de los
microprocesadores cae, el software reduce la
salida del sistema de enfriamiento porque se
necesita menos electricidad y se produce menos calor. El sistema monitorea la temperatura
y el flujo del aire de refrigeración. "Siemens es
un socio confiable para proyectos complejos",
dice Patrick Eshuys, director general de los centros de cómputo de la empresa holandesa KPN.
De acuerdo con la Asociación de Fabricantes de
la Electrónica y la Electrotecnia alemana (ZVEI),
las fallas de energía son la causa de la mitad de
todos los datos perdidos en los centros informáticos. Es por eso que Siemens ofrece fuentes
de alimentación con tanta redundancia que los
servidores están disponibles el 99,999 por
ciento del tiempo.
Una tendencia reciente es el suministro de
fuentes de alimentación plug-and-play. "Los
centros de cómputo deben ser capaces de responder rápidamente a los cambios en la demanda", dice John Kovach, director del Global
Data Center Business, de Siemens. Para hacer
centros de cómputo flexibles y capaces de aumentar la capacidad de forma rápida, los operadores están utilizando sistemas de suministro
de electricidad en contenedores.
Los contenedores sólo deben ubicarse en
las instalaciones de la empresa cada vez que la
demanda de energía aumenta. Siemens también equipa contenedores de otros proveedores
y terceros con conmutación de bajo voltaje y
transformadores, y pueden ser fácilmente conectados al sistema de energía de un centro de
cómputo, sin necesidad de un extenso trabajo
de instalación.
La Tecnología de Información y la protección del medio ambiente no son mutuamente
excluyentes, como lo demuestra el centro informático de Google en Houston, Texas, cuyas
necesidades de energía se cubren parcialmente
con varias turbinas de viento de 2,3 megavatios
de Siemens.
Aunque Siemens cubre perfectamente las
necesidades de los centros informáticos con su
consolidada experiencia en una variedad de
sectores de infraestructura, muchos clientes todavía tienen una mentalidad tradicional en la
cual ven la gestión de TI, el manejo de edificios,
y la fuente de alimentación de energía por separado, dice Kovach. "Es por eso que tenemos
que explicar de manera más eficaz el enfoque
integral de Siemens", añade.
Bernd Müller
En Resumen
Los fenómenos meteorológicos extremos,
como el huracán Sandy en Nueva York y el tsunami en Japón, amenazan las infraestructuras de
muchas grandes ciudades. Tecnologías de Siemens, desde redes inteligentes, gestión de la demanda y sistemas de control de trenes, ayudan a
que las infraestructuras de las ciudades sean resilientes y robustas. (pp. 50, 53, 62, 66, 69)
GENTE:
Proyectando NYC:
Mayur Rao, Siemens Smart Grid
[email protected]
Paul Eliea, Siemens Mobility
[email protected]
Investigación en el Fondo del Mar:
Jan Erik Lystad, Siemens Energy
"Ya no podemos evitar el cambio climático,
aunque se pongan en práctica medidas muy ambiciosas de protección del clima, mañana mismo.
Sólo podemos retardarlo. Vamos a tener que
adaptarnos a los cambios que se avecinan ", dice
el profesor Peter Hoppe, Jefe del Área de Investigación de Riesgos de Munich Re. (p. 56)
[email protected]
Redes Inteligentes en E.E.U.U.:
Ravi Pradhan, Infrastructure and Cities
[email protected]
Almacenamiento de Energía:
Uwe Fuchs, Infrastructure and Cities
[email protected]
Hoy en día, el 95 por ciento de la extracción
del petróleo y gas tiene lugar en la superficie de la
tierra, y sólo el cinco por ciento en el fondo del
mar. En el futuro, esta situación se puede revertir.
Siemens en Noruega está desarrollando nuevas
tecnologías que ayudarán a explotar los recursos
naturales de las profundidades del mar. Por ejemplo, los investigadores están trabajando en una
red de energía para plantas de extracción submarinas, que seguirá funcionando sin problemas a
una profundidad de 3.000 metros. (p. 60)
Energía Geotérmica:
Donald Leger, Siemens Energy
[email protected]
Redes Inteligentes para el suministro de Agua:
Dr. Parag Mogre, Corporate Technology
[email protected]
Sensores Inalámbricos para trenes:
Dr. Werner Breuer, Infrastructure and Cities
[email protected]
Dr. Hubert Mooshofer, Corporate Technology
[email protected]
Las energías renovables están haciendo una
contribución cada vez mayor a la mezcla de energía - pero esto plantea retos para las redes eléctricas, debido a la naturaleza fluctuante de este tipo
de fuente de alimentación. Una solución a este
problema es crear sistemas de almacenamiento
de energía, como los desarrollados por Siemens y
probados en colaboración con la empresa eléctrica italiana Enel. (p. 64)
Con el fin de garantizar una interacción libre
de problemas entre componentes ferroviarios, las
tensiones mecánicas se determinan con la ayuda
de sensores cableados, que se colocan en varios
lugares. Debido a que esto requiere una gran cantidad de cableado complicado, los investigadores
de Siemens Corporate Technology han desarrollado sensores inalámbricos. El resultado es una
mejor y más precisa evaluación de los datos, en
menos de 100 microsegundos. (p. 74)
De acuerdo con Forrester, una empresa de investigación de mercado de TI, el volumen de datos global se multiplicó por diez entre 2006 y
2012. Los investigadores de Siemens en CT están
explorando formas de utilizar la información. Su
objetivo es permitir a las infraestructuras de los diferentes sistemas identificar y reportar fallas inminentes desde adentro, antes de que ocurran. Esto
eliminaría la necesidad de un largo análisis y ayudaría a prevenir el costoso tiempo de inactividad.
(pp. 82, 84)
Control de Tráfico:
Andrea Ghio, Infrastructure and Cities
[email protected]
Historia de Siemens:
Florian Kiuntke, Siemens Historical Institute
[email protected]
Tesoros Virtuales de datos:
Dr. Steffen Lamparter, Corporate Technology
[email protected]
Centros de cómputo a prueba de fallas:
Laurent Tognazzi, Infrastructure and Cities
[email protected]
Externos:
Entrevista con el Prof. Peter Höppe:
www.michre.com
Entrevista con el Prof. Hans Uszkoreit:
www.hans.uszkoreit.net
LINKS:
Resiliencia Urbana:
www.siemens.com/urban-resilience
EM-DAT —The International Emergency
Disaster Database:
www.emdat.be
C40 Cities Climate Leadership Group:
www.c40.org
Geo Risk Research Department, Munich Re:
www.munichre.com/geo
85
Pictures of the Future | La Escuela Mandela
A partir del 2014, los niños de la
provincia Eastern Cape de
Sudáfrica podrán asistir a la
primera escuela secundaria local
de la zona. La Escuela Mandela
de Ciencia y Tecnología aceptará
a más de 700 niños.
La Escuela de Pensamiento de Sudáfrica
Siemens está financiando y construyendo una escuela en la población natal de Nelson Mandela, la zona rural de Mvezo. La Escuela Mandela de Ciencia y Tecnología, la primera escuela
secundaria en esta área, es uno de los más ambiciosos proyectos de responsabilidad social
corporativa de Sudáfrica hasta la fecha. Basada en el lema "La educación es libertad", la escuela contará con laboratorios de computación y de ingeniería.
86
Pictures of the Future | La Escuela Mandela de Ciencia & Tecnología
Ayabonga Msila es un niño de once años de
edad, de Mvezo. Al igual que la mayor parte de
su comunidad, él es miembro de Xhosa, un
grupo étnico que vive en el sureste de Sudáfrica. Ayabonga significa "ellos están agradecidos." De lunes a viernes, sale de su casa a las
7 a.m., y una hora más tarde, llega a la escuela.
No hay transporte público, por lo que él y sus
amigos deben caminar. Los peores días son los
días de lluvia. Ayabonga y sus amigos ya están
empapados antes de llegar a la escuela.
Mvezo se encuentra a orillas del río
Mbashe, en la provincia Eastern Cape de
Sudáfrica. Consta de seis pequeños pueblos
con un total de 2.400 almas, en una remota
zona rural donde la mayoría de la gente no
tiene acceso regular al agua o a la electricidad. Lo que hace tan famoso a Mvezo es el
hecho de que allí naciese Nelson Mandela.
Mandela se convirtió en un símbolo mundial
de la resistencia, la libertad y la paz durante
la era del apartheid (sistema de segregación
racial en Sudáfrica) y es considerado uno de
los más grandes héroes del siglo 20. En 1993
fue galardonado con el Premio Nobel de la
Paz y un año después se convirtió en el primer presidente negro de Sudáfrica.
En el 2010, con el fin de ayudar a celebrar
el aniversario150 de Siemens en Sudáfrica, el
anterior CEO Peter Löscher se reunió con Nelson Mandela en Johannesburgo. Como resultado, Siemens se comprometió a ayudar a
cumplir el sueño de Mandela de construir una
escuela secundaria en su pueblo natal. La empresa quería devolverle algo a la sociedad. Los
niños de Mvezo actualmente no tienen acceso
a la educación secundaria. Como consecuencia, si desean continuar su educación, tienen
que dejar su hogar y estudiar en otro lugar. De
acuerdo con el Departamento de Educación de
Sudáfrica en 2010, sólo uno de cada dos graduados de la escuela primaria en la provincia
de Eastern Cape asiste a la escuela secundaria,
la cual inicia en el octavo grado.
Dos años después del inicio del proceso de
planeación, la Escuela Mandela de Ciencia y Tec-
nología se ha convertido en uno de los más ambiciosos proyectos de responsabilidad social corporativa de Sudáfrica. Con un costo de 100 millones de rands (alrededor de € 7,6 millones),
Siemens comenzó la construcción de la escuela
en colaboración con el Fideicomiso de Desarrollo
de Mvezo y la comunidad, junto con el Departamento de Educación de Sudáfrica. Como parte
de su inversión y compromiso con el éxito de la
escuela, Siemens contribuirá también con sus
costos de operación y mantenimiento durante
tres años después de la apertura. La primera escuela secundaria en el pueblo hará una diferencia
positiva en las vidas de los niños de Mvezo y sus
alrededores, así como en toda la comunidad.
El proyecto representa la convicción de Nelson Mandela de que "la educación es el arma
más poderosa que puedes usar para cambiar
el mundo." Nkosi Zwelivelile Mandela, nieto del
ex presidente, jefe de la Casa Real de Mandela,
y jefe del Consejo Tradicional Mvezo, está emocionado con el proyecto. "La contribución de
Siemens a la nueva Escuela Mandela de Ciencia y Tecnología es la inversión más importante
en educación que esta zona haya visto", dice.
"Este es el tipo de iniciativa que puede cambiar
la vida de esta comunidad para siempre."
La Escuela Mandela de Ciencia y Tecnología
abrirá en enero de 2014, a tiempo para el
nuevo año académico en Sudáfrica. Iniciará con
los grados 8 a 10 y estará en pleno rendimiento
en 2016 con alumnos de los grados 8 a 12. Esto
dará a más de 700 alumnos de los alrededores
de Mvezo la oportunidad de continuar su educación y prepararse para los estudios universitarios. La escuela incluirá 25 aulas, campos deportivos, un huerto, un edificio administrativo,
y un hall principal. También dará alojamiento a
doce profesores en sus instalaciones.
El reclutamiento de profesores capaces y
apasionados es crucial para el éxito de la escuela, ya que no son muy comunes en la Provincia. Otra parte importante de la Escuela
Mandela de Ciencia y Tecnología es su centro
de recursos de última tecnología. Lleva el nombre de Werner von Siemens y consta de dos
centros de cómputo, un laboratorio de ingeniería de diseño, y una biblioteca. Al obedecer
completamente al lema de la escuela "La educación es libertad", los salones están equipados
con tecnologías innovadoras y muchos materiales de investigación. Por primera vez en sus
vidas, los niños de Mvezo tendrán la oportunidad de trabajar con computadores.
Pero no sólo los niños de la zona se beneficiarán de la escuela. La construcción también
está dando puestos de trabajo a los adultos de
la comunidad. Con este fin, el Programa de
Desarrollo de Habilidades en Mvezo se ha asociado con la Cámara de Industria y Comercio
Un viento fresco
en la costa de Sudáfrica
Siemens ha entrado en el mercado sudafricano
de las energías renovables. En 2012 la empresa fue
galardonada con uno de los mayores proyectos en
el país: la construcción de 138 megavatios (MW) de
parques eólicos en Jeffreys Bay, a unos 550 kilómetros al suroeste de Mvezo, en la ventosa costa sur
de Sudáfrica. El proyecto forma parte de los Productores Independientes de Energía (IPP), del Programa de Contratación del Ministerio de Energía de
Sudáfrica, que tiene como objetivos promover el
crecimiento socio-económico, aumentar la sostenibilidad ambiental y estimular la industria de la energía renovable.
Este año, la compañía de servicios públicos del
país, Eskom, también confió a Siemens la construcción del parque eólico Sere, de 100 MW, en la provincia de West Cape, a lo largo de la costa oeste.
Para el parque eólico Jeffreys Bay, Siemens suministrará 60 turbinas de viento de 2,3 MW a su cliente
Mainstream Renewable Power. Las turbinas proporcionarán energía para unos 114.000 hogares. Además, Siemens se encargará de las operaciones de
mantenimiento de las turbinas por un período de
diez años.
Las turbinas comenzarán a generar electricidad a finales del 2014. Para el parque eólico Sere, Siemens
suministrará 46 turbinas de 2,3 MW, llave en mano.
Se espera que la planta entre en servicio durante el
primer semestre del 2014. Estos contratos son muy
importantes para Siemens en la expansión de su
mezcla energética de Sudáfrica. Alrededor del 95
por ciento de la energía del país proviene ahora de
las plantas de generación a carbón. El gobierno planea aumentar la generación de electricidad del país
a partir de fuentes de energía renovables a un 50
por ciento para el 2030, y disminuir la cuota que
desempeña el carbón, en consecuencia. Las fuentes
renovables son principalmente; biomasa, eólica, solar y pequeñas centrales hidroeléctricas.
Sudáfrica ofrece enormes recursos eólicos en las
zonas costeras. Por eso Siemens inauguró su Centro de Competencia para la Energía Eólica de África
y Oriente Medio, en Sudáfrica en el 2011. La compañía está demostrando que ve buenas oportunidades en África para el negocio de la energía eólica
y apoya la misión de Sudáfrica para crear puestos
de trabajo en las industrias "verdes".
87
Pictures of the Future | El Zoológico de Leipzig
Sudáfrica-Alemana y con la Autoridad en Construcción de Educación y Formación. Durante la
duración del proyecto, 150 miembros de la comunidad masculina y femenina serán empleados en el lugar. Ellos han recibido valiosa capacitación en habilidades de construcción en
áreas como albañilería, estuco, carpintería y
fontanería. El nuevo conocimiento de estos
miembros de la comunidad seguirá ayudando
a la zona mucho después de que la escuela se
haya terminado de construir.
Siemens está construyendo la escuela
como un modelo de sostenibilidad. Parte de la
electricidad provendrá de la energía eólica y solar del lugar. La escuela utilizará sistemas de
automatización, tecnologías de filtración de
agua, iluminación, captación de agua de lluvia,
todo con una alta eficiencia energética. Los
alumnos serán capaces de experimentar la
ciencia y la tecnología que están detrás de estas soluciones sostenibles. "Estamos estableciendo un ejemplo de responsabilidad ambiental", afirma con orgullo el CEO de Siemens en
Africa, Siegmar Proebstl. "Siemens desea participar activamente en el desarrollo de Sudáfrica. La construcción de una escuela de primera categoría en una zona rural donde antes
no existía ninguna, es un proyecto sumamente
importante y gratificante”.
Algunos de los graduados de la escuela podrían convertirse en los futuros ingenieros que
construyan parques eólicos y otras soluciones
sostenibles que el mundo necesita con tanta
urgencia. Era muy importante para Siemens
que el enfoque curricular de la escuela se basara en la ciencia y la tecnología. "La ingeniería
es un conocimiento escaso en Sudáfrica y en
todo el mundo. Es una habilidad que debe ser
cultivada en los niños, desde temprana edad.
La Escuela Mandela de Ciencia y Tecnología
apoyará el interés de los alumnos en las tecnologías del futuro ", dijo Proebstl. Por esta razón,
Siemens y el Departamento de Educación de
Sudáfrica han identificado cuatro áreas y temas
especializados. Todos los alumnos, niños y niñas por igual, podrán enfocarse en ingeniería,
ciencia, tecnología o agricultura, en sus últimos tres años de escolaridad.
En el 2014, Ayabonga será uno de los primeros niños de su comunidad en asistir a la Escuela Mandela. Él está muy orgulloso y emocionado. El enfoque tecnológico de la escuela
se adapta perfectamente a sus intereses. Sus
materias favoritas son matemáticas, ciencias
naturales y tecnología. "Cuando sea grande,
quiero ser cirujano. Quiero quedarme en mi
pueblo natal y convertirme en el primer médico de Mvezo, porque me preocupo por los
demás ", explica. "Ese es mi sueño."
Ines Giovannini
88
Tecnologías para
Zonas Tropicales
Se necesita una tecnología especial para recrear el inestable
biotopo de una selva tropical, en pleno centro de Alemania.
Gracias a las soluciones de Siemens, el parque zoológico de
Leipzig ha logrado hacerlo.
Un ocelote se pasea por un bosque húmedo
tropical que serpentea entre palmas reales y ramas de caoba. Por encima de un gato, monos
ardilla saltan de rama en rama. Los perezosos
cuelgan de las copas de los árboles, desde
donde miran plácidamente la animada escena.
El aire es caliente y húmedo. Pero a sólo unos
pocos metros de distancia, el clima es drásticamente diferente. La temperatura es mucho más
fría y la fauna y la flora son de todo, menos tropicales. Después de hacer su recorrido a través
de esta exuberante selva tropical de América
del Sur, los visitantes finalmente se encuentran
entre la estación principal del tren de Leipzig y
Auwald, un bosque ribereño en el medio de Sajonia. Desde 2011, este ha sido el lugar del mayor invernadero tropical de Europa.
Con el nombre "Gondwanaland", esta estructura de tres puntas se eleva a unos 35 metros en el zoológico de Leipzig. Mide unos
16.500 metros cuadrados (más grande que dos
campos de fútbol), y es el hogar de 40 especies
de animales exóticos - desde el perezoso hasta
el hipopótamo pigmeo. Alrededor de 500 especies de plantas tropicales de todo el mundo
crecen en el magnífico paisaje de la selva,
donde los visitantes pueden hacer todo tipo de
descubrimientos. Los animales pueden pasear
allí, casi libremente.
Las ranas y los pájaros no están restringidos
de ninguna manera, y los primates pueden retozar entre los visitantes. "Si usted no tiene cuidado, los monos incluso pueden robar sus anteojos, si están de ánimo", dice Rasem Baban,
quien dirige el departamento de infraestructura
y edificios del zoológico. Baban estuvo involucrado en la creación de Gondwanaland desde
el principio, siendo el principal responsable de
las características arquitectónicas del proyecto.
"La idea de construir un zoológico de este
tipo surgió en 1999", dice. "Varios expertos, entre ellos biólogos, cuidadores de zoológico, curadores, arquitectos e ingenieros, trabajaron en
conjunto con el director del zoológico, el profesor Junhold, para desarrollar un concepto de
un zoológico del futuro."
El lugar está equipado con sofisticados sistemas de control de edificios y tecnología de
distribución de energía eléctrica de Siemens,
para garantizar que las plantas y los animales
se sientan como en casa, en este entorno artificial. El sistema central de suministro de energía se ve afectado por la humedad tropical, las
altas temperaturas, y otros elementos, pero
Un sistema de distribución de energía de
Siemens asegura que los ocelotes y otros
animales se sientan como en casa.
Una caja central de acoplamiento une las
barras conductoras paralelas. Si uno de los circuitos de la barra falla, el centro de control
puede enviar una señal de mando a la caja, diciéndole que continúe sirviendo a un solo circuito eléctrico. "Funciona como un gran interruptor de luz, y asegura que no haya corto
circuito", explica Barth.
Condiciones tropicales. La fuente de alimentación debe ser estable para que el aire acondicionado, la ventilación y los sistemas de iluminación puedan funcionar adecuadamente.
Gondwanaland también contiene sistemas de
control de edificios inteligentes adicionales, que
mantienen la temperatura a 25 grados Celsius
y la humedad en el 65 por ciento. Entre otras
cosas, el agua de la lluvia tropical que cae dentro, es recogida de las precipitaciones que caen
en el enorme techo. Las grandes cantidades de
agua que se recogen allí, se filtran y se almacenan en una cisterna de 600.000 litros. En la noche, el sistema de aspersión rocía el agua hacia
el interior de la selva.
También hay un gran tronco de árbol artificial en medio del salón, que contiene un sistema para aspirar el aire caliente que se acumula en la cúpula, durante el día. El calor que
se concentra cerca del techo se extrae y se almacena en un tanque de agua de 100 metros
cúbicos. Este es un sistema de intercambio de
tiene que permanecer en funcionamiento bajo
cualquier circunstancia.
Es por eso que el equipo de desarrollo de
Gondwanaland decidió instalar el concepto Totally Integrated Power (TIP) de Siemens, para
garantizar un sistema de suministro de energía
eléctrica eficiente, que se adapte exactamente
a las necesidades del zoológico. El suministro
de electricidad fiable es crucial para la supervivencia de este invernadero tropical.
"Sin electricidad, la selva se convertiría rápidamente en un desierto", explica Baban. "El sistema de distribución de energía es el torrente
sanguíneo del parque zoológico, excepto que
transporta electricidad en lugar de sangre. Una
persona colapsaría si la aorta o los vasos sanguíneos secundarios se bloquean; la sangre ya
no podría ser distribuida correctamente. La situación es similar con el sistema de distribución
de energía en esta selva”.
Casi todos los componentes de distribución
de energía son redundantes, lo que significa que
se duplican, con el fin de garantizar un suministro de electricidad confiable. "Si un dispositivo falla por cualquier razón, los otros seguirán con su
fuente de alimentación, y garantizarán el bienestar y la seguridad de las especies animales y
Un suministro confiable de energía es fundamental
para la supervivencia del invernadero tropical. Sin
electricidad, la selva se convertiría rápidamente en
un desierto.
vegetales, en este pequeño ecosistema en Leipzig", dice Baban. Es por eso que el sistema
cuenta con dos transformadores que funcionan
en paralelo, para convertir la media tensión en
baja tensión. Un sistema dual de canalizaciones
eléctricas conecta los transformadores a la red
de distribución principal de baja tensión, y canaliza la energía eléctrica hacia la "aorta" de la selva
artificial y a sus "arterias" secundarias. Esto funciona a través de un sistema de barras conductoras que corren en líneas paralelas.
La ventaja de las barras conductoras a través
de cables es que "la planta de reserva y de conmutación aseguran que la fuente de alimentación se mantenga,incluso si parte del sistema
falla", dice Steffen Barth del Sector Infrastructure
and Cities de Siemens. Además, el uso de barras
en lugar de cables ahorra mucho material, lo
que va totalmente en consonancia con el concepto de diseño medioambiental del zoológico.
calor muy sofisticado. En un proceso inverso,
durante la noche, este calor se libera al sistema de calefacción. Tal regulación del calor
asegura que el clima esté correctamente equilibrado en todo el invernadero tropical. El calor
también se utiliza para soportar el sistema de
calefacción durante las noches y los días con
poca luz solar.
Millones de personas han visitado el paraíso
tropical de Leipzig en los dos años que lleva
funcionando. Desde que el domo del edificio
fue construido, el sistema de distribución de
energía ha asegurado de forma impecable la
seguridad de los visitantes, así como de las
plantas y los animales. Es por eso que los monos ardilla, que miran hacia abajo con picardía
desde sus lianas, tienen todas las razones para
sentirse como en casa en este mundo artificial,
pero tecnológicamente muy bien planeado.
Nicole Susenburger
89
Destacados
95
e las Ideas a las Innovaciones
Una buena idea es sólo el comienzo.
Para convertirse en un éxito, se necesita una buena red, entender las
tendencias del futuro y, por último
pero no menos importante, mucha
paciencia.
2 Previendo el Futuro
¿Qué tecnologías vamos a necesitar
en el futuro? Los escenarios del
mundo del mañana creados por Siemens Corporate Technology han resultado ser muy precisos. La generación de energía distribuida, los
productos configurados individualmente, y la ingeniería digital, se predijeron hace una década. Una mirada al pasado.
6 El Para6so para las tartups
Implementar ideas innovadoras en
una compañía propia - es el sueño
de muchos graduados universitarios. Exploradores de tecnología de
Siemens están buscando innovaciones interesantes, que puedan ser
perfeccionadas en cooperación con
la empresa.
Investigación en la Cima del Mundo
En su campamento base del Monte
Everest, investigadores están obteniendo nuevos conocimientos sobre
el “mal de altura”. Se están investigando las razones por las que algunas personas pueden manejar cantidades reducidas de oxígeno mejor
que otras. Sus resultados tienen implicaciones para los pacientes en
unidades de cuidados intensivos.
En su la oratorio hologr4fico
enr2 Poiret simula pro2ec
tos mucho antes de que se realicen. Una gran
empresa de energ6a le ha encargado crear la
f4 rica ajo el agua m4s grande del mundo
para e1traer 2 procesar autónomamente las
materias primas en el fondo del c5ano Pac6
fico a una profundidad de 5.
metros. En
un viaje virtual se une a un representante de
la empresa 2 a su propio asistente digital
para ver si la f4 rica que ha dise7ado cumple
con su tra ajo como ha 6a prometido.
9
isión ro nda
ueva or
: Los clientes de Henry Poiret le han encargado crear
imágenes virtuales del futuro. En su laboratorio holográfico está permitiendo a una empresa de energía experimentar sus planes de instaurar una fábrica, miles de metros ba o la superficie del oc ano.
ace unos 2.5 a7os la gente hacía peregrinaciones a Delfos en la antigua Grecia,
donde se sacrificaban cabras, para recibir a
cambio profecías de todo tipo. Hoy en día, las
personas acuden al laboratorio de Henry Poiret
en el bajo Manhattan - y sacrifican parte de sus
cuentas bancarias. Al igual que sus predecesores, reciben una visión de lo que va a pasar o
podría ocurrir – un vistazo del futuro. Sin embargo, hay una gran diferencia: el oráculo de
Poiret en la Gran Manzana ofrece previsiones
más precisas, y más fáciles de entender.
"Bobby, ofrécele al Sr. Barlow algo de beber,
yo tengo que tomar una ducha rápida," dice
Poiret a su secretaria, mientras pasa rápido
junto a ella con una toalla sobre los hombros.
"No tomaré mucho tiempo, sólo tengo que quitarme la sal." Peter Barlow se hunde en un sillón
de cuero suave, mientras que Bobby salta a la
máquina de café, con su traje amarillo rechinando a cada paso. "Leche y azúcar?" pregunta
con una dulce sonrisa.
Barlow sabe que la industria se refiere a Poiret y a su agencia como “excéntricos”, pero eso
no ha impedido que su compañía le comisione
el proyecto. Porque nadie puede igualar las
imágenes del futuro que crea Poiret - anteriormente un científico - en su laboratorio holográfico. Tales imágenes permiten a las empresas
estimar el éxito de sus productos o proyectos,
saber en qué tecnologías futuras deberían invertir, y qué probables efectos tendrán sus operaciones sobre el medio ambiente. Las creaciones virtuales de Poiret son tan reales que se
rumora que algunos clientes han salido del laboratorio en un estado de gran nerviosismo.
9
Cómo Maduran las Ideas | Tendencias
La empresa de Barlow es un importante proveedor de energía. Está planeando la construcción de la fábrica bajo el agua más grande del
mundo, diseñada para extraer petróleo y gas
desde el fondo del mar y procesarla tan pronto
como sea posible. Desde que una compañía
noruega instaló los primeros sistemas de extracción autónomos en el fondo del Mar del
Norte hace 15 años, la tecnología en aguas profundas se ha perfeccionado continuamente.
Enormes plataformas de perforación en la superficie del mar han dado paso, a través del
tiempo, a sistemas submarinos, ya que los primeros son demasiado vulnerables, inflexibles y
poco confiables.
Se espera que la nueva fábrica pueda extraer las reservas no explotadas de las materias
primas en las profundidades del Océano Pacífico. Allí, el petróleo, el gas, y miles de millones
de toneladas de metales codiciados están dormidos, como un verdadero tesoro. A Poiret se
le pidió mostrar cómo una fábrica así se vería
en alta mar, ¿cómo iba a funcionar, y qué efectos tendría sobre su entorno. En consecuencia,
la empresa le ha brindado una gran cantidad de
planes de datos y de construcción, que Poiret
ha combinado con información adicional sobre
geología y biología, así como muchos otros bits
y bytes. Según el acuerdo, Barlow obtendrá hoy
el primer informe de los resultados.
Poiret aparece, recién duchado, y estrecha
la mano de Barlow. "Perdón por la demora, pero
estaba en el laboratorio comprobando unos
ajustes", dice. Barlow arruga la frente mientras
mira por la ventana el río Hudson en otoño.
Este loco acaba de tomar un baño en el océano,
se pregunta. "Bobby, prende la computadora
cuántica, vamos para abajo, ahora", dice Poiret.
La secretaria empuja suavemente a Barlow a un
ascensor, en el otro extremo de la habitación.
"Mi ayudante, Watson, ya nos está esperando",
dice Poiret. "Él es un avatar, un holograma, al
igual que todo el laboratorio."
Se abre la puerta del ascensor, y Barlow da
un paso atrás, en estado de pánico. Una interminable extensión de agua se abre ante ellos,
hasta el horizonte; y la superficie está salpicada con líneas de espuma blancas. El ascensor empieza a moverse en un suave oleaje, y
el aire de repente tiene un sabor salado. Las
olas golpean suavemente contra las paredes
exteriores del ascensor, el cual parece flotar en
medio del océano. "Es una hermosa vista,
¿no?", Pregunta Poiret con una sonrisa, mientras enciende su pipa. "Bienvenido al Pacífico.
Ahora estamos flotando justo encima de su fábrica – 5.000 metros por encima, para ser
exactos. "Vamos a echar un vistazo a su fábrica. Por favor, sígame - pero no trate de zambullirse”. Poiret desaparece en el agua con un
92
fuerte chapoteo. Barlow cierra los ojos y da un
paso hacia adelante.
"Continúe adelante y abra los ojos, y por favor no contenga la respiración. Ya está lo suficientemente rojo ", dice Poiret, que está flotando al frente de Barlow en el agua, sonriendo
y aspirando suavemente su pipa. "Esto, por supuesto, no es un verdadero océano. Si lo fuera,
ya estaría empapado y ahogado. Nos estamos
hundiendo muy rápido. "En el crepúsculo, Barlow nota una enorme sombra gris dando vueltas lentamente. "No se preocupe, eso es sólo el
tiburón blanco de Watson", comenta Poiret. "En
realidad es parte de un escenario totalmente diferente, un hotel bajo el agua en Sudáfrica."
De repente, Barlow, una vez más siente el
suelo bajo sus pies. Está muy oscuro. "Hemos
llegado", dice el científico. "Watson, enciende la
luz." Una misteriosa luz azul penetra en las profundidades y les revela unas unidades de color
amarillo brillante, que se extienden sobre una
distancia de varios kilómetros en el fondo del
océano. "Es un lindo color, ¿no es así? Me inspiré
en el traje de Bobby”, dice Poiret mientras saca
una pequeña tableta transparente. "Aquí se
puede ver el sistema de energía que abastece a
la fábrica. Por cierto, esta electricidad también
se produce aquí, por medio de pequeñas plantas de energía, con el flujo de la marea. Anteriormente, se tenía que transmitir electricidad a
través de largas distancias mediante cables
hasta el mar. Ah, ahí estás, Watson! "
El Watson virtual emana de la parte superior
de un transformador. "Buenos días, señor, he
comprobado la tubería y simulé un pequeño
maremoto. Todo parece estar intacto, tal como
lo habíamos previsto. Las instalaciones de la fábrica en aguas profundas no se dañaron tampoco. Sin embargo, el posterior tsunami golpeó
el tanque de petróleo en la costa, al final de la
tubería, ". Watson mira hacia arriba hacia la superficie del océano. "Fue seriamente dañado,
señor. Me temo que va a hundirse pronto. "Poiret vuelve hacia Barlow. "Hemos descubierto
que esta región será geológicamente más activa de lo que se suponía. Tal vez debería reconsiderar sus planes en cuanto al sitio de la fábrica. Esos fueron nuestros análisis iniciales”.
Poiret teclea algo en su tableta. El paisaje
que les rodea se disuelve lentamente en el aire,
dando paso a un cuarto blanco seco. Barlow
mira deslumbrado a su alrededor. Entonces la
tensión en su rostro crece y su piel comienza a
picarle, bajo la camisa. "Es sólo la espuma salada que experimentamos cuando nos sumergimos en el océano", dice Poiret, dándole una
palmada en el hombro. "Es sólo un pequeño reflejo, Barlow. Bobby estará encantada de mostrarle el camino a la ducha”.
Florian Martini
"El Viaje a Pforzheim terminó — hemos llegado con seguridad a casa de la abuela." Este
telegrama enviado desde Pforzheim, Alemania,
a Mannheim en 1888 puso en marcha el automóvil y una historia de éxito que cambiaría el
mundo. Bertha Benz y sus hijos habían subido
al Motocar de tres ruedas número 3, un vehículo patentado por Carl Benz, su marido, con el
fin de demostrarle al mundo que el futuro pertenecía al carruaje sin caballos. Ella creía tan ciegamente en la invención de su marido, que había pedido el pago de su dote, antes de tiempo,
para ayudar a financiar su investigación. En el
camino a Pforzheim compró combustible, un
poco de gasolina ligera en una farmacia. Una
de las razones de la popularidad de esta historia
es que, conmovedoramente, ilustra el hecho de
que una idea brillante es sólo el comienzo de
un largo proceso de transformar una idea en
una innovación exitosa.
Los inventores son impulsados por la ambición, el gozo de la creatividad, y la espe-
Compartir ideas es un requisito en las conferencias
especializadas sobre innovación, en redes de Internet, y
en reuniones con socios de investigación y Startups.
Reinventando la Innovación
Los procesos de innovación están cambiando radicalmente. Redes científicas en Internet, un escenario activo que está siempre en línea, y el creciente poder innovador de las economías emergentes están obligando a las empresas a hacer frente a nuevos desafíos. En respuesta, Siemens está cada vez
más interesada en la colaboración con socios externos.
ranza de obtener beneficios materiales. Ganar dinero a través de sus inventos fue también una motivación importante para Werner
von Siemens desde el inicio. En una carta a
su hermano Carl, escribió: "Desde que era joven, he previsto fundar una empresa global
similar a la de los Fugger, la cual otorgue poder y prestigio, no sólo a mí sino también a
mis descendientes. "En 1847 inventó el telégrafo con puntero, y en 1866 demostró el
principio de la electrodinámica, que dio inicio
a la marcha triunfal de la electricidad. Pero incluso antes había desarrollado una serie de
tecnologías más pequeñas, como un nuevo
proceso de galvanización, que vendió a una
empresa en Inglaterra. Necesitaba con urgencia los ingresos de la venta con el fin de cuidar de sus hermanos menores huérfanos.
Hoy, Siemens emplea a 370.000 hombres y
mujeres de todo el mundo, y la innovación sigue siendo uno de los motores más importantes del crecimiento de la compañía.
Las empresas invierten una gran cantidad de
dinero en nuevos productos que impulsarán su
competitividad. El Centro para la Investigación
Económica Europea ha calculado que en el
2013 las principales empresas alemanas invertirán aproximadamente € 140 billones en innovaciones. El efecto exacto de estos gastos en la
venta de nuevos productos aún no puede calcularse con precisión. El último de estos análisis,
que se llevó a cabo en 2011, mostró que los
nuevos productos representaron el 14,2 por
ciento de las ventas totales, una cifra ligeramente inferior a la del año anterior. Sin embargo, a raíz de la crisis financiera, la industria
comenzó a aumentar de nuevo su gasto en Investigación y Desarrollo sólo en el año 2011, así
que ya es probable que haya efectos positivos.
Mientras tanto, los competidores están saliendo al juego. Economías emergentes como
China e India están invirtiendo cada vez más
en investigación y desarrollo. Para no quedarse atrás, la UE está trabajando con compa-
ñías como Siemens en una serie de alianzas
público-privadas para impulsar la investigación en áreas orientadas al futuro, como por
ejemplo, fármacos innovadores, aeronáutica,
segmentos industriales con base orgánica, celdas de combustible, la tecnología del hidrógeno, y la electrónica. "La industria sabe lo importante que es no descuidar las
innovaciones. Todavía nos estamos quedando
atrás de algunas de las grandes economías ",
dijo el Comisionado de Investigación de la UE
Máire Geoghegan-Quinn, durante una reunión anual del programa de asociación público-privada en el 2013.
EE.UU. y Japón, anteriormente líderes indiscutibles en términos de inversión en I + D, también han perdido muchos puntos en el ranking
de las economías más innovadoras (pág. 96).
Suiza, por ejemplo, muestra qué tan importantes son las innovaciones para las economías nacionales. Durante años ha encabezado la lista
de los países más innovadores. También tiene
93
Cómo Maduran las Ideas | Tendencias
una de las tasas de desempleo más bajas del
mundo y ocupa el noveno lugar en la lista de
los países más ricos.
Sin embargo, estos son tiempos emocionantes, ya que la misma forma en que funciona
la innovación está cambiando radicalmente.
Durante décadas, los científicos solían compartir sus ideas en conferencias especializadas y en
publicaciones profesionales. Los investigadores
industriales formaban una parte importante de
estas redes. Cuando un tema, desarrollado en
las universidades o en los institutos de investigación, parecía interesante, se creaba un proyecto cooperativo de investigación.
Estas viejas redes todavía existen hoy en día,
pero Internet ha acelerado dramáticamente el
intercambio de ideas. Por ejemplo, el empresario de nuevas compañías, con sede en Berlín,
Ijad Madisch ha establecido una red social para
científicos llamada Researchgate que ya tiene
norar este extremo potencial creativo. Siemens reconoció hace años este hecho y envió
con éxito a sus propios exploradores de tecnología a buscar nuevas empresas prometedoras, con las cuales pudiera trabajar de manera rentable en Berkeley, California, y en
Shanghai, China.
En los últimos años, un panorama de emprendimiento empresarial también se ha estado desarrollando en Europa. Siemens ha reaccionado a este desarrollo mediante la
creación de su propio Centro de Tecnología
para los Negocios, en su área de Corporate
Technology en Munich, Alemania. Su equipo
de cuatro Exploradores en Tecnología, no sólo
debe mantener un ojo abierto a las nuevas
ideas. Lo único que se necesita es crear algo
que los clientes quieren. Por supuesto que
también se aplica a Siemens, pero, naturalmente, los procesos son más complicados en
Los investigadores en tecnología necesitan estar en
contacto con las tendencias de la industria. También
deben tener excelentes habilidades sociales, ya que la
esencia del sector es el intercambio rápido de ideas.
tres millones de miembros. El objetivo de Madisch es mejorar y acelerar el intercambio de
ideas entre los investigadores.
El panorama empresarial también está en
un estado de cambio. Las "empresas de garaje" han existido desde hace unos 30 ó 40
años, pero ahora el número de nuevas empresas está en expansión. Hoy en día, los jóvenes
con talento, especialmente los estudiantes de
las universidades estadounidenses de élite,
están tratando de realizar sus ideas en sus
propias empresas, con mucha más frecuencia
de lo que solía ser el caso. A menudo están
optando por este camino en vez de fijar sus
esperanzas en adelantar una carrera en alguna importante empresa. Y ninguna empresa multinacional puede darse el lujo de ig-
94
una empresa que opera en 190 países. Y es
más, desarrollos como una nueva turbina de
gas o los nuevos sistemas de software para la
automatización industrial tardan años en desarrollarse y cuestan mucho dinero - más de
lo que una empresa nueva podría nunca reunir. El tipo de I + D que se realiza en Corporate
Technology (CT) y en los sectores de Siemens,
junto con los socios externos, por lo tanto, es
indispensable para el éxito de Siemens. Antes
de que las buenas ideas puedan convertirse en
productos de éxito, es necesario establecer redes internas en la empresa y con las universidades e institutos de investigación. Muchos de
los nuevos desarrollos de Siemens han surgido
gracias a estos excelentes vínculos entre los investigadores (p95).
Una mirada al futuro. Sería demasiado
arriesgado confiar sólo en la intuición para predecir qué productos estarán en demanda en
diez o 15 años. Es por eso que Siemens ha desarrollado un método que - al igual que esta revista – se llama “ Pictures of the Future", el cual
utiliza siempre que es necesario desarrollar
ideas claras acerca de futuros desarrollos. Futurólogos de Siemens realizan entrevistas con expertos, y a partir de estas entrevistas, que a menudo suman varios cientos, se cristalizan las
conclusiones sobre tendencias tecnológicas y
evolución del mercado.
La precisión de los futuros escenarios se
ejemplifica en "Pictures of the Future" del mercado de la energía, que se creó para el
2002/2003, en el cual se predijo que las pequeñas unidades de generación de energía descentralizadas experimentarían un auge, que las
fuentes de energía renovables probablemente
serían competitivas, incluso sin subsidios, y que
las plantas de energía tendrían que ser operadas de forma más flexible (p. 102). Todos estos
temas son más relevantes hoy que nunca.
El poder de los visionarios y el intercambio
de conocimientos también caracterizaron los
comienzos de la historia de Siemens. Werner
von Siemens conoció al ingeniero mecánico,
el Prof. Johann Georg Halske en una conferencia en Berlín, en la que luego sería la Sociedad Alemana de Física. Los dos hombres se
apreciaban tanto que decidieron unirse para
promover las tecnologías de electrificación y
de comunicación, en una empresa llamada Telegraphen Bau-Anstalt von Siemens & Halske.
Sólo unos pocos años después de la creación
de la empresa en un pequeño taller en Berlín,
Siemens & Halske comenzó a operar a nivel internacional, participando en la construcción
de una red telegráfica en Rusia y la línea telegráfica indoeuropea.
Werner von Siemens creía que una de las razones de su éxito era que sus fábricas hacían
productos que se basaban en invenciones “de
la casa”. Esto hizo posible mantenerse por delante de la competencia, a pesar de que aún no
era posible recibir la protección de patentes en
los estados individuales de Alemania.
No fue sino hasta 1877 que el Parlamento
aprobó una ley alemana uniforme de patente
- una ley cuya necesidad urgente había declarado Werner von Siemens previamente, en público. En última instancia, este fundador de la
compañía combinaba todos los elementos
esenciales de un empresario innovador: un espíritu de invención, una red, el pensamiento
empresarial y estratégico, y, por último pero
no menos importante, olfato para las innovaciones exitosas.
Katrin Nikolaus
Cómo Maduran las Ideas | Estrategias de Innovación
El Prof. Marquardt y el Prof. Weinhold respaldan
los convertidores de energía modulares. Izquierda:
La instalación HVDC PLUS en San Francisco.
De las Ideas a las Innovaciones
En Siemens, una red mundial de investigación de primera clase, estrategias con visión
vanguardista, la voluntad de asumir riesgos, y la perseverancia ayudan a llevar las
innovaciones a la vida.
Una empresa que opera a nivel internacional, como Siemens, debe monitorear constantemente las innovaciones en todo el mundo.
"Nuestro mundo está lleno de ideas innovadoras, y necesitamos conocer el mayor número
posible de ellas", dice el Prof. Michael Weinhold,
Jefe de Tecnología e Innovación del Sector
Energy de Siemens. La compañía se mantiene
al día con las innovaciones a través de asociaciones de investigación con universidades, institutos y otras empresas. Siemens también
tiene sus propias unidades especializadas que
se focalizan en la cooperación con las compañías nuevas, incluyendo las prometedoras “empresas de garaje.”
Además, un sistema de gestión del conocimiento y de la información, finamente estructurado se extiende a través de las unidades,
departamentos, y de los cuatro sectores de
Siemens. Muchos de los proyectos de investigación son tan extensos que sólo pueden llevarse a cabo por un gran grupo industrial
como Siemens. "Hay que ser paciente y tener
una gran cantidad de conocimientos especializados en varias disciplinas, si se desea desarrollar tecnologías de turbinas de gas o software de automatización industrial," dice el Dr.
Norbert Lütke-Entrup, Jefe de Tecnología y
Gestión de la Innovación de Siemens Corporate Technology.
La creación de redes es la clave aquí, ya
que incluso la idea más brillante, no llega a
ninguna parte si no está respaldada por las
personas correctas.
Este fue el caso de los convertidores multinivel modulares - un importante desarrollo reciente de Siemens. Estos convertidores de alto
rendimiento, que transforman un tipo de corriente a otra, debían ser personalizados casi
para cualquier tipo de aplicación de alta tensión
- por ejemplo, en los motores de barcos y motores industriales.
"Tuve la idea de desarrollar un concepto estrictamente modular que permitía configurar
los convertidores de alto rendimiento, utilizando cualquier número de submódulos idénticos, basados en un diseño estandarizado.
Estos submódulos podrían ser ensamblados
de diferentes maneras dependiendo de las necesidades ", dice el profesor Rainer Marquardt,
un ingeniero que trabajó en Siemens Energy
durante 16 años, antes de unirse a la Universidad Bundeswehr, cerca de Munich en el 2000,
donde sigue siendo profesor de Ingeniería Eléctrica de Accionamientos. "En términos de tecnología y de procesos industriales", añade, "se
trataba de un objetivo muy ambicioso, sobre
todo en cuanto a equipos de alto rendimiento,
ya que era evidente que en el futuro se requerían controles electrónicos mucho más eficaces
y con una mayor eficiencia.”
Marquardt presentó inicialmente su idea a los
antiguos colegas del Sector Industry de Siemens,
pero el sector Energy pronto se interesó tam-
bién. Michael Weinhold y otros expertos estaban
examinando en ese momento las futuras necesidades del mercado de la energía en constante
cambio. "Desde el año 2000, nos dimos cuenta
de que íbamos a necesitar esta tecnología en
unos pocos años", explica Weinhold. En ese momento, los expertos sabían que cada vez más, la
electricidad se generaría a partir de fuentes de
energía distribuida. Ellos también sabían que
toda esta energía tendría que ser manejada por
los convertidores, si se buscaba una transmisión
eficiente y se quería ofrecer a los consumidores
finales un suministro confiable (véase p. 102).
Comenzando el nuevo siglo, Marquardt había construido un prototipo. "Incluso los mejores expertos tendrían problemas para evaluar
una innovación tan radical, únicamente sobre
la base de un concepto teórico - tendrían que
ver cómo funciona en la práctica", explica Marquardt. En ese tiempo también había registrado
las patentes y publicó su idea en cinco revistas
internacionales, pero no hubo muchas respuestas. Sin embargo, no se sorprendió. "Por lo menos un centenar de ideas se publican en mi
campo cada año, pero la mayoría no son adecuadas para aplicaciones industriales, y un
montón de buenas ideas se pierden." Esta vez,
sin embargo, las cosas fueron diferentes.
Weinhold presentó la idea en la reunión
mensual de Junta Directiva de Energy en Siemens, y le dieron luz verde para seguir adelante
con el rápido desarrollo del concepto. "Un pro-
95
Cómo Maduran las Ideas | Hechos y Pronósticos
yecto de esta dimensión para la electrónica de
potencia requiere una gran cantidad de personas y capital", dice Weinhold. Siemens también
desarrolló un ambiente nuevo para los convertidores, incluidos los dispositivos de control
electrónicos. El riesgo valió la pena, ya que Siemens se convirtió en la primera compañía en
ofrecer esta tecnología.
Hoy, los convertidores multinivel modulares
son estándar en todo el mundo. Siemens sigue
siendo el líder del mercado y lanza continuamente versiones actualizadas de la tecnología
- por ejemplo, HVDC-PLUS, cuyos semiconductores de potencia con desconexión automática,
permiten una rápida regulación y un funcionamiento altamente dinámico. Una instalación
compacta HVDC-PLUS está transformando de
manera eficiente la corriente continua en corriente alterna, al final de un enlace de cable
submarino de 88 kilómetros entre Pittsburg,
California y San Francisco. Otra de estas instalaciones se está construyendo para la primera
línea de transmisión a alta tensión en corriente
directa, entre España y Francia.
Imaginando el Futuro. Predecir lo que el mercado exigirá en cinco o diez años es uno de los
principales factores que influye en que las nuevas
ideas conozcan el éxito. "Nuestros expertos utilizan el método Pictures of the Future para desarrollar escenarios que apunten en la dirección
correcta", dice Lütke-Entrup. Por ejemplo, como
resultado de un escenario para la distribución de
energía, (véase p. 102) "tuvimos que empezar a
pensar cómo podríamos almacenar grandes cantidades de electricidad," explica Lütke-Entrup. Los
expertos convinieron en que el almacenamiento
de energía a gran escala sólo puede lograrse si
la electricidad se convierte en un portador de
energía química, como el hidrógeno.
Los investigadores de Siemens en CT trabajaban en celdas de combustible para uso en
plantas de energía de celdas de combustible.
Este proyecto no llegó muy lejos, pero la refinada tecnología de los científicos demostró ser
adecuada para la electrólisis. "Los expertos de
CT construyeron los primeros prototipos, y hoy
el Sector Industry de Siemens es responsable
por el desarrollo y la comercialización de los
electrolizadores," dice Lütke-Entrup. Es un
ejemplo de cómo CT ayuda a los sectores a desarrollar nuevas oportunidades de negocio.
"Por lo general, toma mucho tiempo para
que una idea madure", dice Lütke-Entrup. Casi
todos los científicos tienen un destello de lucidez, al menos una vez en su carrera - y si se
añade perseverancia y las conexiones adecuadas, es muy probable que una innovación revolucionaria tenga una oportunidad de éxito.
Katrin Nikolaus
96
Liderando con Innovación
Las innovaciones son generalmente consideradas
de la UNESCO de 2010, EE.UU. sigue liderando la clasifi-
como indicadores de crecimiento y de competitividad de
cación mundial en logros de investigación, pero en los
la economía - y por lo tanto de la prosperidad de un país.
últimos años su porcentaje sobre el total ha disminuido
Hasta la fecha, Europa y Estados Unidos se han llevado
más que el de todos los demás países juntos. El informe
toda la atención, por su capacidad de innovación. Pero
atribuye esta caída al hecho de que la I + D industrial en
ahora están encontrando una fuerte competencia en el
EE.UU. se ha visto fuertemente afectada por la recesión
mercado de las ideas. Según un estudio reciente, reali-
y que muchos investigadores han perdido sus puestos de
zado por Roland Berger Strategy Consultants, las econo-
trabajo. La UE, que es la región líder en este estudio, tam-
mías emergentes son hoy los motores de la innovación
bién experimentó un descenso.
en muchos campos. Por ejemplo, China e India están in-
Las actividades de investigación del mundo están
virtiendo cantidades cada vez mayores en investigación
muy concentradas en unas pocas regiones: Europa, Es-
y desarrollo (I + D), mientras que los porcentajes de in-
tados Unidos y China representan casi el 70 por ciento
versión en I + D que hacen Estados Unidos, Europa, y Ja-
de todo el personal de investigación. Hoy en día, una
pón está disminuyendo.
quinta parte de todos los investigadores trabajan en
El panorama mundial de I + D está experimentando
China. En cuanto a la publicación de artículos científicos,
una transformación estructural básica. "Las empresas de
Europa lidera como región, mientras que EE.UU. es el
las economías emergentes ya no son el capital de trabajo
país líder. Sin embargo, China ha aumentado sustancial-
extendido de los estados industrializados. Están invir-
mente su proporción de artículos científicos en los últi-
tiendo cada vez más en proyectos de investigación y de-
mos años. Más del diez por ciento de todas estas publi-
sarrollo de sus propios productos competitivos ", explica
caciones vienen de China.
el Dr. Roland Falb, socio de Roland Berger Strategy Con-
Un informe publicado por la Organización Mundial
sultants. Sin embargo, todavía hay un país de Europa -
de la Propiedad Intelectual (OMPI) en 2012 muestra que
Suiza - que sigue liderando el camino de la innovación.
- en comparación con la economía mundial - la experien-
De acuerdo con el Indicador de Innovación 2012, este ha
cia mundial acumulada, en términos de propiedad inte-
sido el caso durante años. El Indicador de Innovación es
lectual, está creciendo rápidamente. Los indicadores aquí
una comparación de los resultados de innovación de 28
son las patentes, las marcas comerciales y las muestras
países, con la ayuda de 38 indicadores individuales, y
funcionales y de diseño. En 2011 el número de solicitu-
compilada por la Fundación Deutsche Telekom y la Fe-
des de patentes pasó el umbral de los dos millones, por
deración de Industrias Alemanas (BDI). Suiza es seguido
primera vez. La participación de China fue la mayor, con
por Singapur y Suecia, en segundo y tercer lugar, respec-
un 25 por ciento. Esto es una novedad, ya que durante
tivamente, y después están los Países Bajos, Bélgica, Ale-
el siglo pasado, Alemania, Japón o EE.UU. siempre ha-
mania y los EE.UU.
bían ocupado la primera posición.
¿Cuál es el secreto detrás de la inventiva suiza? Las
Ahora China está a la cabeza, con sus 526.412 soli-
inversiones masivas del país en educación e investiga-
citudes de patentes (en 2010 y 2011, China registró la
ción, así como su fuerte economía orientada a la inno-
mayor tasa de incremento, con el 34,6 por ciento). Si-
vación, desempeñan un papel importante en su éxito.
guen EE.UU., Japón, Corea y Europa.
Además, Suiza tiene las mejores calificaciones en los
El desarrollo de las tecnologías modernas es un pro-
cinco sub-indicadores: economía, ciencia, educación, go-
ceso extremadamente complejo, que a menudo requiere
bierno y sociedad - y esto apunta a un sistema de inno-
de la cooperación entre naciones. Entre 2006 y 2011 esa
vación bien coordinado y que funciona generalmente de
cooperación se incrementó en todos los países - excepto
forma eficiente. Esta interacción de factores y actores re-
en China. Suiza participó en el mayor número de proyec-
levantes es un elemento más de su éxito. Científicos sui-
tos de cooperación: en el 79,3 por ciento de las solicitu-
zos realizan la investigación fundamental sobre la que se
des de patentes de Suiza del 2011, participó al menos
basan las nuevas tecnologías. El sistema educativo ofrece
un desarrollador extranjero. En comparación, menos del
a las personas el conocimiento y las habilidades que ne-
diez por ciento de los chinos, indios, japoneses, y surco-
cesitan para hacer frente a estas tecnologías y para llegar
reanos participaron en patentes con extranjeros.
a las innovaciones. El gobierno, a su vez, estimula la in-
Un tema importante para muchos países, entre ellos
novación a través del gasto, regulaciones y programas
Alemania, es la variedad de personas que están involu-
de promoción. Y, por último, la actitud de la sociedad ha-
cradas en el proceso de innovación. Por esta razón, el In-
cia las nuevas tecnologías es una importante condición
dicador de Innovación de 2012 también mira el tema de
general para el éxito de los esfuerzos de la economía en
la diversidad y su importancia para el proceso de inno-
sacar adelante las innovaciones.
vación. En vista de los cambios demográficos y los nue-
En la última década, las economías emergentes
vos retos que plantea la globalización de los procesos de
como las de China e India también han aumentado con-
innovación, es imprescindible involucrar con mayor ím-
siderablemente su presupuesto de I + D y mejorado su
petu a las mujeres, los inmigrantes y los trabajadores de
rendimiento científico. De acuerdo con el Science Report
edad avanzada en la ciencia y en los negocios.
No obstante, todavía no está claro si la fuerza laboral
de Rostock, Alemania, en 2012 para determinar los vín-
es una vez más el líder, seguido por Australia, Suecia, Fin-
que envejece es una bendición o una maldición para la
culos entre el cambio demográfico, el envejecimiento de
landia, Bélgica e Irlanda. La diversidad es, obviamente, el
productividad y la capacidad de innovación de un país.
la fuerza de trabajo, y las innovaciones industriales. Las
fundamento de la creatividad. La internacionalidad, un
"Los trabajadores mayores no son necesariamente menos
empresas en muchos países están descubriendo el poten-
enfoque interdisciplinario, y una multitud de perspectivas
innovadores que sus colegas más jóvenes, y viceversa",
cial de los equipos en los que las personas de diferentes
son otros componentes vitales de los procesos de inno-
es la conclusión de un estudio realizado por la Universidad
edades trabajan juntas. En el índice de diversidad, Suiza
vación integral - en todo el mundo.
18,544
USA 247,750
162,741
48,601
Alemania
India
46,986 / 90,590
8,841 / 6,091
Solicitudes de patentes
en el propio país
Solicitudes de patentes en otras
14 oficinas de patentes
1,0 mn
Japón
0,5 mn
Rusia
Inversión en I+D
(en billones US$)
0
0
100
50
Ranking de Países en % de Investigadores
Total Mundial
Total Mundial
y Publicaciones
733,305
986,099
3,5
15,0
+0,7
23,1
-3,1
32,2
2,3
2,4
15,7
20,0
29,5
-2,7
13,9
+5,8
11,1
-1,3
-0,1
+0,7
%
Investigadores
2002
-3,2
5,2%
10,0%
2,6
2,3
+5,4
10,6
-2,4
+1,1
+1,0
7,6
9,8
2,2
3,1
%
Investigadores
2007
250
300
350
Inversión en I + D en paridad
con el poder adquisitivo
(en billones US$)
27,7
30,9
FILA
USA
Europa*
China
Japón
India
45,5%
Korea
Del Sur
19,7
200
4,6
+1,1
Total Mundial
7.210 mn
150
450
Porcentaje global
de inversión en I + D
35
USA
30
415
436
Europa*
-3,0
% Publicaciones
Científicas
2002
42,5
311
3,7
3,3
% Publicaciones
Científicas
2008
in %
* UE + Russia + Europa Oriental
China
Japón
Resto del
Mundo
India
25
20
338
149
15
199
10
45
148
38
158
5
41
33
0
Gastos en I + D como
% del PIB
0
1
2
3
4
2010
1
2
3
4
2012
* UE + Russia + Europa Oriental
Los Diez Países Más Innovadores
Subíndice
Puesto Innovación
400
Principales Países en Términos
de Gastos Comparativos de I + D
Fuente: Reporte Científico de la UNESCO
Total Mundial
5.811 mn
USA
Subíndice
Económico
Subíndice
Ciencia
Subíndice
Educación
Subíndice
Gobierno
Subíndice
Sociedad
1
Suiza 77
Suiza 73
Suiza 95
Taiwan 81
Singapur 100
Países Bajos 98
2
Singapur 63
EE.UU. 61
Dinamarca 87
Singapur 77
Finlandia 79
Suecia 87
3
Suecia 60
Taiwan 60
Países Bajos 76
Suiza 73
Taiwan 63
Canadá 84
4
Países Bajos 59
Alemania 55
Irlanda 74
Australia 64
EE.UU. 63
Alemania 77
5
Bélgica 58
Belgica55
Finlandia 74
Bélgica 61
Suiza 62
Suiza 73
6
Alemania 56
Suecia 60
Suecia 71
Finlandia 60
Francia 62
Noruega 72
7
EE.UU. 56
Singapur 54
Singapur 69
Canadá 58
Países Bajos 60
Austria 72
8
Dinamarca 54
Japón 52
Bélgica 65
Irlanda 57
Canadá 60
Australia 67
9
Finlandia 54
Noruega 52
Noruega 64
Corea del Sur 54
Suecia 58
Reino Unido 67
10
Noruega 53
Corea del Sur 50
Austria 63
EE.UU. 53
Bélgica 56
Finlandia 55
Metodología
del Indicador
de Innovación
El Indicador de Innovación examina 38 subíndices que se dividen en cinco subsistemas:
economía, ciencia, educación,
gobierno y sociedad.
Cada subsistema contribuye al
rendimiento general de la innovación de un país. Los países más
innovadores son los que alcanzan los más altos rankings posibles en todos los subsistemas, lo
que significa que tienen los sistemas de innovación bien coordinados. En 2012 Alemania tenía
un valor de 56 en el indicador, lo
que lo puso en sexto lugar, dos
lugares más abajo de su rango
en el informe anterior.
97
Fuente: Indicador de Innovación
Korea del Sur 138,034
Unión
Europea
China
Fuentes: Número de investigadores: cifras de 2007 de la UNESCO Informe
Científico de 2010, Gasto en I + D 2012: Battelle, Revista R & D
178,183
China 415,829
Número de Investigadores
1,5 mn
Fuente: Battelle, Revista R&D Magazine (2012 Pronóstico de Financiación Global)
Japón 287,580
Principales Países en Número
de Investigadores e Inversión en I + D
Fuente: Indicadores Mundiales de Propiedad Intelectual 2012
Países líderes en
solicitudes de patentes
y lugar de radicación
Gitta Rohling
Cómo Maduran las Ideas | Patentes
Para cada invento, los abogados de patentes de
Siemens deciden si se presenta una solicitud de
patente y en qué países.
El Negocio de Defender Ideas
Muchos de los activos de Siemens no consisten en bienes raíces, edificios o maquinaria, sino en la
propiedad intelectual. La protección de esta propiedad es una de las principales responsabilidades
de los 430 expertos en Corporate Technology.
En apariencia, las oficinas de Beat Weibel y
su equipo no se ven muy diferentes a las del
departamento de finanzas. El trabajo realizado
en ellas es también similar, porque su equipo
se ocupa igualmente de activos de la empresa.
Pero los expertos de Weibel no se concentran
en activos financieros, participaciones en empresas, bienes raíces, edificios o maquinaria.
Su negocio es la propiedad intelectual (IP).
Weibel maneja 350 personas en el departamento más grande que tiene la empresa alemana en derechos de propiedad intelectual.
Pero sacar ganancias de las innovaciones técnicas no es un asunto trivial. Protegerlas es
caro, y las empresas necesitan una fuerte estrategia de patentes.
En el año fiscal 2012, los empleados de Siemens reportaron 8.900 invenciones dentro de
la propia empresa, y el equipo de Weibel presentó aproximadamente 4.600 solicitudes iniciales de patente. Esto representa cerca de 41
inventos y 21 solicitudes de patentes por día,
suponiendo 220 días de trabajo al año.
De acuerdo con la Oficina Europea de Patentes, Siemens obtuvo el segundo lugar, detrás
98
de Samsung, en el ranking europeo de 2012,
cediendo el puesto que tenía en el 2011 como
el campeón de Europa en invención. Globalmente, el Grupo Siemens tiene ahora aproximadamente 60.200 patentes.
En comparación con hace diez años, el
Grupo recibe el doble de informes de invenciones de cada uno de los 29.500 empleados de
investigación y desarrollo - en gran parte debido al excelente nivel de cooperación entre los
abogados de patentes y los inventores.
Uno de los inventores de Siemens es el profesor Maximilian Fleischer, quien es considerado como uno de los principales expertos en
sensores del mundo y es el co-inventor de 120
familias de patentes y 759 patentes individuales. Sus sensores "olfatean" gases de escape de
turbinas, detectan olores en la respiración humana, y vigilan la calidad del aire en los edificios. Los inventos de Fleischer se utilizan en una
gran variedad de campos: salud, sistemas de
control de edificios, plantas de energía y redes
inteligentes. Estas ideas valiosas deben ser protegidas de la competencia y de todos los demás
que quieran copiarlas.
Uno de los expertos jurídicos en el equipo IP
de Siemens es Simon Ahlers, un abogado de patentes que solía hacer investigación sobre sensores, y que no sólo está familiarizado con los
aspectos legales de su campo, sino también con
los detalles técnicos. Cada inventor de Siemens
es apoyado por un abogado de patentes con experiencia en el mismo campo. Esta es la única
manera de que los expertos en patentes puedan
lograr la protección de patentes amplia y significativamente. Ellos analizan el estado tecnológico actual y la situación de las patentes de los
competidores y organizan una "invención por
demanda", talleres donde los participantes buscan específicamente desarrollos patentables en
temas de actualidad e interés. Weibel llama a
esto "desviar la atención de los inventores hacia
zonas donde aún no se ha inventado la rueda."
Pero, ¿qué es una buena idea? ¿Qué tipo de
cosas en realidad se pueden patentar? "La idea
tiene que tener un cierto estilo", dice Ahlers. Y
tiene que ser nueva. En otras palabras, tiene que
ir más allá del estado actual de la técnica. No
debe haber sido publicada, y debe tener utilidad
comercial. Esto se aplica a materiales, equipos,
Cómo Maduran las Ideas | Patentes
procedimientos operativos, métodos comerciales, softwares y algoritmos. Tan pronto como un
desarrollador informa de una invención, los
abogados de patentes buscan en las bases de
datos de las oficinas de patentes del mundo
para determinar si cualquier otra persona en
nuestro interconectado planeta ya ha tenido la
misma idea. En última instancia, un comité decide si el potencial producto vale la pena en
gasto y en esfuerzo para solicitar una patente.
El sensor de monóxido de carbono de
Fleischer es un ejemplo. "Las cosas tenían
que hacerse muy rápido", recuerda Ahlers. El
sensor tiene el número de patente
DE102009015121A1, registrado en la Oficina de Patentes y Marcas de Alemania
(DPMA) el 31 de marzo de 2009 - sólo tres días
después de que la invención se informó internamente.” Los competidores estarían encantados
de tener esta tecnología. Esta es una patente
clave, dice Ahlers. El sensor mide el contenido de
otra parte, dado que el registro de patentes en
DPMA proporciona protección sólo en Alemania, se requieren costos de registros adicionales
para otros países, comercialmente relevantes.
Considerado el máximo de 20 años de vida útil
de una patente, los gastos totales pueden sumar hasta 100.000 Euros.
En el caso del sensor de gas de Fleisher, la
Oficina de Patentes y Marcas de Alemania ha
protegido su idea desde marzo 21, 2013, pero
otros países todavía están examinando la aplicación - y ese proceso puede tomar entre dos
y cinco años.
Solicitar una patente no siempre tiene sentido, ya que significa divulgar. Los expertos deciden cuidadosamente cómo lograr la mejor
protección, a veces simplemente Siemens mantiene un nuevo software o un determinado proceso de producción como un secreto comercial.
Y ¿no debe la empresa tener especial cuidado
con aplicaciones en países como China, donde
otorgan sólo en China, debido a que otras oficinas de patentes consideran que el elemento
inventivo es demasiado leve.
Algunas empresas chinas utilizan esta situación para hacer un truco inteligente: Pueden
tratar de tomar conocimientos que no están
protegidos por una patente y "re-nombrarlos"
para registrar ellos mismos una invención ya
patentada en la SIPO, la oficina de patentes de
China. Los derechos son entonces propiedad de
la compañía china.
Por lo tanto, en China, las empresas de tecnología como Siemens, siguen una estrategia
diferente. "Tratamos de proteger incluso los pequeños cambios técnicos en grandes volúmenes, así no parezcan particularmente inteligentes", dice Hilmar Konrad, un abogado de
patentes de la División Siemens Building Technologies, el área en la cual Fleischer podría aplicar su sensor de monóxido de carbono. "No
queremos correr el riesgo de ser demandados
De izquierda a derecha: Los abogados de patentes Wolfgang Zeiler y Thomas Roth, el experto
CO en el aire dentro de los edificios y es una innovación importante en los sistemas de control
de edificios. Se puede utilizar para la detección
de incendios o para la medición de la calidad del
aire, por ejemplo. Fleischer quería presentar su
idea en una feria comercial para proveedores de
sensores, y así hacerla pública, sólo unos meses
después de que informó de la invención. Por eso
Ahlers tuvo que actuar con rapidez.
Análisis de costo-beneficio. Una solicitud de
patente no siempre se presenta así de rápido, y
a veces no se presenta en absoluto. Este podría
ser el caso de una invención que debe mantenerse en secreto, o cuando no vale la pena el
costo. Factores importantes en este cálculo incluyen la edad de la patente y el número de países en los que fue registrada. Desde el momento en que una patente se presenta, a la
fecha en que se concede, hay costos internos de
presentaciones, verificaciones, y pagos anuales.
La Oficina de Patentes y Marcas de Alemania (DPMA) genera unos costos iniciales de
aproximadamente 500 €. Estos son seguidos
por constantes y crecientes tasas anuales. Por
en sensores Max Fleischer, y Erich Schmid, inventor de un proceso para aumentar la producción de energía en centrales de ciclo combinado.
hay una alta probabilidad de piratería de productos y de uso indebido de la propiedad intelectual? "No necesariamente", dice el Dr. Oliver
Pfaffenzeller, un abogado de patentes de Siemens y experto en leyes chinas. Como resultado, los derechos de propiedad intelectual se
han vuelto mucho más estrictos en China en los
últimos años, y han adoptado el estricto sistema de patentes de Alemania como modelo.
"Esto es particularmente cierto, en lo que respecta a la concesión de patentes", dice Pfaffenzeller. "En la infracción de la ley, se han basado,
en cierta medida, en el enfoque de los EE.UU."
Una diferencia importante en la práctica
china está en el diseño industrial. En algunos
países, como Alemania, hay dos tipos diferentes de derechos, en materia de propiedad intelectual técnica: derechos de patentes y derechos de diseños industriales, llamados a veces
"patentes menores" por alegar a una menor inventiva. Pero algunas patentes menores se
por los imitadores chinos, que han solicitado
derechos de propiedad intelectual imitando
tecnología." Las patentes claves, como la que
protege el sensor de Fleischer, no sólo son vistas como protección para las innovaciones.
Cuando se manejan adecuadamente, pueden
ser utilizadas en contra de los competidores, y
permiten impugnar legalmente a imitadores
potenciales. Por otra parte, con la ayuda de
acuerdos de licencia con otras compañías, pueden convertirse en el equivalente de una moneda. "En China hay centros de consultoría que
prestan apoyo a las transacciones con la propiedad intelectual", dice Pfaffenzeller.
En la Oficina de Patentes Europea, China
ocupa el cuarto lugar en número de solicitudes
presentadas, después de EE.UU., Japón y Alemania. Las compañías chinas se están volviendo
más innovadoras (p. 96). En esta intensa competencia por el liderazgo tecnológico, cada vez
es más importante para las empresas alemanas
proteger sus innovaciones en China, para que
puedan defender su propiedad intelectual y evitar quedarse atrás en investigación mundial.
Silke Weber
99
Cómo Maduran las Ideas | Creando Ideas
TechnoWeb (mapa. P 101) y otras plataformas de Siemens ayudan a compartir ideas. Los sensores de diques del Dr. Bernhard
Lang (opuestos) ganaron un premio.
En un intento por obtener un contrato de €
11 millones en equipos de diagnóstico médico
de una compañía farmacéutica, el empleado de
Siemens Alistair Gammie visitó la planta de producción del fabricante de productos farmacéuticos en Brasil, después de semanas de negociaciones. Durante su recorrido por la planta,
Gammie se encontró con los trabajadores que
estaban verificando la calidad de impresión de
los códigos de barras. "Alrededor de un millón
de códigos de barras se imprimen todos los meses y se les hace un control visual por parte de
nuestros empleados", explicó el director de la
planta. "Sin embargo, todavía se les pasan algunos errores."
Estos errores pueden causar costosos problemas logísticos, ya que podrían dar lugar a
una entrega incorrecta de los productos farmacéuticos. A pesar de que estos problemas no
son del área de Gammie, no podía dejar de
pensar en ellos. El viernes por la noche envió
La Cultura del Intercambio
de Conocimientos
El conocimiento crece cuando se comparte. Es por eso que Siemens ha invertido en una plataforma
que reúne las experiencias de la compañía. También ha lanzado un buscador interno. Estos pasos han
sentado las bases para un ambiente de intercambio de conocimiento abierto y cooperativo.
una petición urgente a la red TechnoWeb – la
plataforma de ideas en línea de Siemens. A pesar de que era fin de semana, los colegas de
todo el mundo enviaron a Gammie 23 respuestas en poco tiempo.
Después de su presentación de equipos de
diagnóstico en la mañana del lunes, Gammie
describió cuatro ideas para la automatización
de la inspección de los códigos de barras. Los
oyentes de Gammie quedaron impresionados
y le preguntaron cómo se las había arreglado
para resolver este problema tan rápidamente,
a pesar de no tener experiencia en este
campo. Él respondió que sucedió a las pocas
horas de haber movilizado la red de experiencias de 33.000 empleados de Siemens que
participan activamente en TechnoWeb, la red
global de la compañía.
Compartiendo Ideas. Los expertos de Siemens ya no están limitados por fronteras nacionales, desde que las ideas en línea enlazan la comunidad de investigación y desarrollo en todo
el mundo. Esta red permite a los empleados discutir los problemas, identificar las mejores ideas,
100
y traer sus conceptos al mercado. "Siemens ya
tenía redes sociales mucho antes de que alguien hubiera oído hablar de Facebook", explica
Michael Heiss, de Corporate Technology. La plataforma online TechnoWeb, fue fundada en
1999, y puede ser utilizada por todos los empleados de Siemens en todo el mundo para compartir ideas y tendencias de investigación. "Muchos de los temas que se debaten aquí serán
futuras tendencias," dice Heiss. Para trabajar en
un nuevo tema, los empleados crean una "red"
en la cual las ideas se desarrollan gradualmente.
"Si nadie da seguimiento a una sugerencia,
quiere decir que el tema no es muy interesante,"
dice Heiss. "Sin embargo, si atrae a muchos participantes, demuestra que el tema es de relevancia para el futuro."
Los empleados pueden presentar solicitudes
urgentes en TechnoWeb con el fin de encontrar
rápidamente soluciones a temas de actualidad.
El usuario describe el problema, proporciona
una estimación de su valor para el negocio, y
añade etiquetas para vincularlo a temas específicos. Entonces, el sistema automáticamente selecciona las respuestas que podrían coincidir
con la solicitud. "Los usuarios dejan un rastro digital en TechnoWeb cuando participan en las redes o en temas específicos. Utilizamos estos
senderos para manejar las peticiones urgentes,
aunque nos aseguramos de que todo se haga
de conformidad con la normativa de protección
de datos ", explica Heiss.
Los usuarios que dan su aprobación dejan
un rastro mediante el seguimiento de un tema
de tecnología, al comentar un post, o asignar
una etiqueta a una solicitud. Si el camino coincide con el problema del investigador, el sistema
le notificará al usuario que envió la solicitud. "La
experiencia ha demostrado que la mayoría de
los investigadores reciben varias respuestas.
Más del 90 por ciento de las consultas reciben
respuestas, donde la primera de ellas a menudo
llega a los 30 minutos ", dice Heiss.
TechnoWeb se ha convertido en una plataforma de gran alcance, que contiene la experiencia consolidada de Siemens. "Durante mucho tiempo, hemos querido desarrollar una
especie de " conocimiento de Google” para Siemens, explica Heiss. "Un motor de búsqueda
que cree listas que permitan a los usuarios en-
Cómo Maduran las Ideas | Creando Ideas
contrar rápidamente las tendencias recientes y
los expertos dentro de la red de Siemens." Gracias a TechnoWeb y al recientemente introducido Siemens TechnoSearch, la empresa cuenta
con dos herramientas clave que necesita para
explotar su latente potencial.
Para encontrar los contactos adecuados en
peticiones urgentes, el sistema necesita algoritmos inteligentes, que se basan en técnicas
semánticas. "Los algoritmos no sólo buscan palabras y etiquetas exactas en una pregunta,
sino también expresiones similares", explica
Ideas ganadoras. Los investigadores también
han desarrollado innovaciones con la ayuda de
concursos de ideas. "Nuestro concurso Open
Co-Ideation ha generado muchas nuevas ideas,
ya que los distintos conocimientos que los participantes de la empresa poseen, no sólo se publican, también se discuten y mejoran", dice
Christoph Krois, responsable de gestión de innovación en Siemens Corporate Technology
desde hace un año. El concurso Open Co-Ideation invita a investigadores de diferentes departamentos a compartir sus conocimientos. La
Bernhard Lang, cuyo monitoreo de diques es
uno de los productos más modernos en sistemas de alerta temprana para inundaciones. En
Livedijk, cerca de Eemshaven, Holanda, los
sensores del dispositivo miden la temperatura
y la presión del agua en el suelo. Los datos resultantes se evalúan en un software de adaptación, que muestra los puntos débiles del dique y emiten una alerta temprana de una
posible ruptura.
Cuando se realizó el concurso, Lang ya tenía
el concepto preparado y sólo tuvo que some-
Áreas de Interés del Concurso Actual de Servicio
a
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Beneficios para Siemens
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nd en
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Beneficios para el cliente
Distribución de los miembros de Siemens TechnoWeb
Heiss. "Por ejemplo, si los participantes de la
red tienen la etiqueta 'Automóvil' en su perfil,
la tecnología semántica sabe que 'automóvil' y
'vehículo' tienen casi el mismo significado." Sin
embargo, esta técnica sólo funciona si el sistema conoce todos los términos técnicos asociados. "El sistema siempre está aprendiendo
cosas nuevas, y como resultado, su colección
de términos vinculados es cada vez mayor", explica Heiss.
competencia se ha celebrado siete veces hasta
la fecha, y se ha encontrado una respuesta entusiasta por parte de la comunidad Siemens.
La competencia actual ("Data-driven Services@Siemens”) se puso en marcha en el verano de 2013. En seis semanas, más de 1.200
participantes activos habían generado casi
190 ideas, las cuales fueron evaluadas casi
1.000 veces. "Una competencia puede generar rápidamente muchas más ideas de alta calidad que un pequeño equipo de investigación", dice Krois. "Hoy en día, ya no vemos tres
investigadores reunidos en una pequeña sala
para desarrollar innovaciones revolucionarias
por su cuenta."
De vuelta en la plataforma online de la compañía, los participantes pueden o bien presentar sus propias ideas en el campo de búsqueda
o de apoyo, o comentar, evaluar y ampliar las
ideas de sus colegas. La competencia aumenta
el conocimiento de cada participante y sus habilidades se ponen a prueba. Luego de seis a
ocho semanas, un grupo de expertos juzga las
ideas que se han presentado. Patrocinadores
del concurso promueven las mejores ideas y sus
creadores reciben premios. Sin embargo, mucho más interesante para los empleados y los
desarrolladores que un premio, es el hecho de
que sus ideas se conviertan en buenos productos y servicios para ser incluidos en el portafolio
de Siemens.
La competencia que se celebró en junio de
2010 es un buen ejemplo. La mejor contribución en la categoría de Ideas Sostenibles fue
presentada por el investigador de CT, el Dr.
terlo a consideración. Después de ganar el concurso, fue liberado de sus funciones en su departamento y se le dio un presupuesto adicional para que él y su equipo de proyecto
pudieran convertir la idea en una realidad.
TechnoWeb y el concurso Open Co-Ideation
ejemplifican nuevos enfoques en generación
de ideas, y están generando cambios en la cultura corporativa de Siemens. "Ya no se trata de
si es de mi competencia, de su conocimiento,
o son mis preciosos secretos, porque el conocimiento es lo único que aumenta si se comparte," dice Krois.
Es fascinante explotar el potencial enorme
albergado en todos los departamentos de la
compañía. Muchas de las personas que participan en TechnoWeb o en un concurso de ideas,
están en busca de nuevos desafíos, que van más
allá de sus áreas de responsabilidad. Por otra
parte, todos saben que nunca se deja de aprender, dice Heiss, quien señala: "Si bien puede ser
trampa preguntar a otros en la escuela para pedir la solución a una pregunta, hacer las preguntas correctas y obtener el conocimiento que a
uno le falta, es en realidad una fortaleza ! "
Las preguntas correctas, las respuestas rápidas, y los métodos no convencionales de intercambio de conocimientos, también ayudaron a
Gammie a obtener una ventaja competitiva.
Después de todo, un representante de ventas
capaz de llegar a una solución buscando cuidadosamente en la experiencia de toda su empresa, es exactamente el tipo de persona a la
que se le adjudica un contrato de € 11 millones.
Nicole Susenburger
101
Cómo Maduran las Ideas | Pictures of the Future
Escenarios tecnológicos de energía
desarrollados por Siemens en 2002/2003 han
resultado ser muy precisos, en muchos casos.
Parques Eólicos en alta mar
Transmisión de energía
de baja pérdida
Redes Eléctricas Inteligentes
Plantas de Energía de
Ciclo Combinado
Prediciendo la Siguiente Gran Cosa
Pictures of the Future es el nombre de esta revista - y también de un método de investigación de las
tendencias futuras y sus efectos en las operaciones del negocio de Siemens. Diez años después de
que se aplicara por primera vez este método, es evidente que las conclusiones que se predijeron
eran bastante realistas.
En la antigua Grecia, la gente que quería conocer el futuro iba a Delphi. En el Templo de
Apolo, la Sacerdotisa entregaba sus oráculos, la
mayoría de los cuales se podía interpretar de diversas maneras. Estas ideas no eran producidas
por inspiración divina, sino muy probablemente por el gas etileno que se filtraba a través
de una grieta en la tierra, bajo el altar de la Pitonisa, y que la llevaba a su clarividencia.
Hoy en día, la gente que quiere predecir el
futuro no necesita un oráculo. La caja de herramientas de los investigadores está llena de métodos para escoger las tendencias de las encuestas de los expertos o clientes. Un proceso
común es la hoja de ruta, la extrapolación de
las operaciones de negocio existentes y las tecnologías del futuro.
Otro método popular es el escenario, en el
que se asumen los futuros desarrollos tecnoló-
102
gicos, sociales, y políticos, para realizar escenarios y recomendaciones futuras, acerca de las
tecnologías que deben ser desarrolladas hoy,
con el fin de hacerlos realidad. Este método es
una "retropolación" a partir del futuro. Los resultados llegan a ser aún más precisos si se
combinan estos dos métodos.
Y fue precisamente esta combinación de
ideas la que desarrolló un equipo de Corporate
Technology de Siemens (CT) en el cambio de
milenio. Su objetivo era poner las tendencias
tecnológicas en un contexto de negocios para
averiguar cómo los investigadores y desarrolladores de CT y los departamentos de investigación de las unidades de negocio de la compañía, podrían contribuir al desarrollo de la
empresa. Con este fin, el equipo inventó un
método considerado como uno de los mejores
en su campo: Pictures of the Future (PoF).
"PoF es una marca muy conocida hoy en
día," dice el Dr. Heinrich Stuckenschneider de
CT en Munich, quien ha sido un desarrollador
clave del método. "PoF", la abreviatura utilizada por los empleados de Siemens, ha adquirido muchos admiradores e imitadores. Compañías como Samsung y Hyundai envían a
Munich a sus expertos en pronóstico para adquirir el know-how de PoF. Otras empresas y
organizaciones de todo el mundo se han acercado a Siemens con el fin de crear proyectos
PoF conjuntos.
Cuando a Stuckenschneider se le pregunta
por el secreto detrás del éxito de PoF, él siempre
responde: "Su estrecha colaboración con las
unidades de negocio de la compañía." Otros futurólogos estudian minuciosamente los libros
y entrevistan a expertos externos con el fin de
llegar a conclusiones que puedan suscitar un
Las tendencias del futuro fueron previstas: En
Pictures of the Future 2002/03 se ilustró mucho
de lo que hoy es una realidad en la producción.
Operación de maquinaria
vía Tablet
Logística con chips RDF
Producción Aditiva
Monitoreo de Seguridad
Planeación Virtual de Producto
Ingeniería Digital
consenso. Por el contrario, las unidades de negocio de Siemens siempre están involucradas
en la formulación de predicciones PoF desde el
primer momento.
"Llevamos a nuestros clientes de los sectores de Siemens, junto a nosotros, a un viaje hacia el futuro," dice el Dr. Falk Wottawah, quien
encabeza el equipo de PoF en CT. "Y el claro
escenario objetivo que se desarrolla en el
marco del proceso de PoF es nuestra estrella
del norte." Esto es esencial para que los resultados deban ser aceptados y las recomendaciones se implementen.
El Mundo del Mañana en Detalle. Por esta
razón, PoF se crea en Siemens sólo si se pone
en marcha por una División o un Sector. En
2002/2003, los primeros PoFs fueron desarrollados para las áreas de trabajo de Siemens, a
petición de la Junta Directiva. Después de eso,
la noticia de su éxito se extendió rápidamente,
y en los siguientes años más PoFs fueron desarrollados para tecnología de edificios, automatización industrial, transmisión de energía,
y el negocio de iluminación.
No obstante, el proceso PoF no puede precipitarse. Los expertos de Siemens en CT necesitan al menos seis meses para tratar un tema.
A menudo se llevan a cabo más de 100 entrevistas, se compilan los resultados y se discuten
en varias rondas con todos los interesados. "Se
necesita tiempo para llegar a un consenso",
dice Wottawah. Su equipo crea tres PoFs en un
año. "Para nosotros, nunca es aburrido", añade.
El método también debe su éxito a una idea
brillante: PoF estaba destinada a ser no sólo una
marca, sino también a vivir, literalmente, su
nombre. Desde el principio, los artistas gráficos
tradujeron PoFs en imágenes reales. El nacimiento del método fue acompañado por la revista del mismo nombre, que se publica hoy en
todo el mundo en nueve idiomas y con un tiraje
total de unas 100.000 copias.
Como método para pronosticar el futuro,
PoF muestra lo que será el mundo dentro de
diez años o más. Por lo tanto, el 2013 es un
buen momento para poner a prueba las conclusiones que se alcanzaron en el 2002/2003
y que fueron presentadas en Pictures of the
Future. "Los escenarios creados en ese entonces eran buenos", dice Stuckenschneider con
una mezcla de orgullo y modestia. Y, de hecho, muchas de las tesis de PoF que fueron formuladas hace diez años para los sectores Industry y Energy han resultado ser exactas. Por
ejemplo:
Las plantas de generación a carbón deben
ser más limpias
Las centrales eléctricas deben operar con
mayor flexibilidad
Las turbinas de gas siguen siendo una
parte importante de la mezcla de energía
Las energías renovables están siendo competitivas, incluso sin subsidios
Los productores de energía distribuidos,
descentralizados están siendo combinados
en las centrales eléctricas virtuales.
Productos y fábricas se están planeando
digitalmente
La ingeniería digital es la tecnología clave
para la cooperación mundial y la entrada
más rápida al mercado.
Los productos se están configurando de
forma individual y con especificaciones
La investigación y el desarrollo, así como la
formación, se llevan a cabo, cada vez más,
en el mundo virtual.
Estas tesis y muchas otras han resultado ser
exactas, algunas más rápido que otras, y algunas de una forma ligeramente diferente. Las estimaciones llegaron al escenario Industrial "Ingeniería 2010 +" y han sido particularmente
precisas. Se basan en tendencias técnicas muy
previsibles, que dan a los cálculos un marco estable. Aquí, las dos tendencias más importantes
son la Ley de Moore, que dice que la velocidad
del procesamiento y la densidad del almacenamiento de microchips aumentan a un ritmo rápido constante, y la creciente digitalización de
muchas áreas.
103
Cómo Maduran las Ideas | Pictures of the Future
Preguntas sobre las fuerzas del mercado.
Muchas conclusiones de PoF han tenido efectos
concretos en las operaciones comerciales de la
compañía. Una de ellas fue la predicción de que
las energías renovables experimentarían un
boom. Esto hizo que Siemens comprara la compañía danesa Bonus Energy en el 2004 y expandiera con gran éxito su negocio de la energía
eólica en los años siguientes. En el 2006 se hizo
evidente que el sector energético podría experimentar muchos más cambios fundamentales.
El concepto de la red inteligente es un tema
candente, e Italia lanzó los medidores eléctricos
inteligentes a gran escala.
"Nos dimos cuenta que habría grandes cambios en el mercado energético", recuerda el profesor Michael Weinhold, jefe de tecnología del
sector Energy de Siemens. En el 2006 la dirección de la División Power Transmission and Distribution decidió encargar un PoF propio a CT.
Entonces Corporate Technology realizó más de
100 entrevistas con científicos, empresas y organismos reguladores de todo el mundo, algunas de ellas de hasta dos horas. "Hemos hecho
preguntas abiertas, sin tesis preconcebidas, y
comenzamos con el simple hecho de escuchar", dice Weinhold, quien llevó a cabo algunas de las entrevistas.
Este enfoque produjo una PoF muy consistente. La generación de energía descentralizada, la creciente conciencia de los clientes sobre sostenibilidad, y la fuerte expansión de las
fuentes de energía renovables - todas han llegado a suceder, en algunos casos, antes de lo
esperado. Sin embargo, Weinhold ha cambiado
de opinión con respecto a la tesis de que las baterías de autos eléctricos servirían como amortiguadores de la red eléctrica inteligente. "Hoy
ya no sostengo esta creencia", admite, debido
a las nuevas alternativas como unidades fijas
de almacenamiento eléctrico, gestión de carga,
y a las unidades de almacenamiento térmico
para calefacción y refrigeración de edificios.
Otro hallazgo de PoF es que los resultados varían considerablemente de una región a otra,
aunque nadie podría haber presagiado los detalles. De hecho, sólo hay que comparar el compromiso de Europa con las energías renovables
con el boom de EE.UU. del fracking del gas,
para ver esto.
El suplemento de Energía PoF de 2006 también ilustra el hecho de que una vez que se ha
creado una PoF, no es sacrosanta. Hay una clara
orientación hacia ciertas metas, pero el escenario tiene que ser ajustado a medida que cambien las circunstancias. Esto es necesario, por
ejemplo, cuando la sociedad establece nuevas
prioridades, como lo hizo después del 11 de
septiembre de 2001 (con profundos efectos sobre las tendencias en seguridad) y después de
Fukushima (con profundos efectos sobre la
energía nuclear).
En otro ejemplo, las declaraciones sobre las
industrias que son muy dependientes de la Tecnología de la Información (TI) deben reajustarse
a menudo. Tendencias como los grandes datos,
las redes sociales y las aplicaciones móviles están revolucionando muchos aspectos de la vida
diaria, así como la energía, el tráfico y las infraestructuras industriales.
En el área de la energía, Weinhold está convencido de que una nueva PoF que se centre
menos en las tecnologías y más en los mecanismos de mercado, tendrá que ser creada en
algún momento. Ya que las modificaciones legislativas, como las que afectan a la Ley de
De la Visión a la Acción: Cómo Funciona el Proceso PoF
Pictures of the Future (PoF) se basa en un método desarrollado en el 2000 por los anteriores gerentes de Siemens Michael Mirow y Carsten Linz. Este es el primer método que combina la extrapolación de las operaciones
de negocios actuales con una retropolación de amplios escenarios futuros. Los escenarios del futuro se basan en
marcos estables - Megatendencias como el cambio demográfico, la urbanización, la globalización y el cambio climático -, así como en una base de datos de aproximadamente 1,000 tendencias individuales identificadas en áreas de la sociedad como la política, los negocios y el medio ambiente.
Sobre la base de estas tendencias y sus interacciones, los investigadores producen una imagen convincente de la
posible evolución del entorno empresarial actual del área en investigación. Los expertos de Siemens Corporate
Technology (CT) y sus colegas de las unidades de negocios utilizan esta imagen para crear el "escenario más probable" y formular con precisión las hipótesis, que luego son discutidas con los expertos externos. El PoF resultante les
permite identificar las más importantes palancas tecnológicas y los efectos en el escenario de negocio de Siemens.
Eso, a su vez, indica las tareas que se deben hacer hoy en día, como por ejemplo las nuevas tecnologías que se
necesitan desarrollar o los mercados en los que se debe enfatizar. El equipo de CT ha desarrollado este método
en un marco general que incluye instrucciones sobre el proceso PoF, en sí mismo. Además, se espera que el concepto “de la visión a la acción" acelere aún más la aplicación práctica de las recomendaciones futuras. Esto se
puso en práctica en un PoF que se basó en la logística de piezas de repuesto.
104
Energías Renovables de Alemana, tienen una
influencia considerable en el éxito o el fracaso
de una tecnología. Aquí, es obvio que, además
de la viabilidad técnica y la utilidad económica
de una tecnología, las tendencias sociales y las
decisiones políticas también juegan un papel
importante. Sin embargo, estas últimas influencias son muy difíciles de predecir.
El objetivo: Acercar a la gente. En muchas
unidades de negocio de Siemens, el enfoque
de PoF a menudo influye en las decisiones tecnológicas y empresariales que tienen un significado estratégico. También suscita contactos
con los clientes y socios, aunque sea para tener
discusiones interesantes sobre las imágenes
ilustrativas de los escenarios.
Este enfoque también ha inspirado a compañías como Royal Dutch Shell, una de las pioneras en el enfoque de escenarios para la planificación estratégica de negocios. Shell contactó
a Siemens porque había oído cosas buenas sobre el método PoF, y esperaba obtener una opinión útil para su propio enfoque. La observación
de que "en Shell movemos moléculas y en Siemens mueven electrones" llevó a un invitado a
PoF, y ambos investigaron las tendencias en el
futuro suministro de la energía limpia.
Según Wolfgang Hass, gerente de innovación de Siemens Building Technologies, el mayor logro del proceso de PoF es probablemente
su capacidad para unir a la gente. Cuenta que
el PoF que él y su equipo realizaron, junto con
colegas de CT hace cinco años, permitió que se
dieran conversaciones con muchos clientes, algunos de Arabia Saudita y Dubai. "Es increíble
el tipo de cosas que ellos hablaron con nosotros
después de haber visto las fotos de PoF", recuerda. Por ejemplo, hablaron de las dificultades de organización y logística que presenta la
construcción del edificio más alto del mundo,
el Burj Khalifa, de 830 metros, y la necesidad
de etiquetar los elementos de construcción con
chips RFID antes de ser instalados en una obra
en construcción. "De esta manera nos enteramos de cosas que eran mucho más emocionantes que las tesis actuales de PoF", dice Hass.
En 2010 Siemens Industry descubrió un hecho sorprendente a través de una PoF. Una de
las conclusiones de la PoF es que el reciclaje sería más importante para Siemens. Según Robert Lock, jefe del equipo de Desarrollo Avanzado en Siemens Industry, esto llevó a los
expertos a tratar de descubrir cuáles compañías
eran los jugadores claves en el reciclaje. Llegaron a un resultado sorprendente. El líder global
del mercado en la industria del reciclaje no era
otro que Siemens. "No nos habíamos dado
cuenta" admite Lock.
Bernd Müller
Cómo Maduran las Ideas | La Movilidad Eléctrica
Del concepto al auto
terminado, Siemens ha
desarrollado una versión
eléctrica del Volvo C30,
en sólo unos meses.
Prueba de Manejo en Suecia
Para que las nuevas ideas tengan éxito, los clientes tienen que
ser capaces de pagarlas. Con este concepto en el nuevo C30
eléctrico, Siemens está entrando en el campo de la producción
en masa de vehículos eléctricos.
Lanzo la precaución por la ventana, por
un momento, y piso el pedal del acelerador a
fondo. La fuerza del motor arranca suave pero
poderosamente, para impulsar el vehículo a
70 km / h en menos de seis segundos. El velocímetro sube rápidamente a 90 km / h. Después de eso, regresa la prudencia. No es permitido conducir más rápido que eso, aquí en
las afueras de Gotemburgo, en el oeste de
Suecia. Además, yo no he venido para establecer un nuevo récord de velocidad, sino para
probar un auto eléctrico - el nuevo Volvo C30
Electric, el primer vehículo construido por un
gran fabricante de automóviles, cuya tecnología en sistemas de accionamiento proviene
completamente de Siemens.
Al igual que el vehículo, los ingenieros que
desarrollaron el C30 Electric, también han demostrado su capacidad para acelerar rápidamente. La asociación entre Volvo y Siemens,
que fue sellada en agosto de 2011, sólo tenía
pocos meses cuando el primer prototipo salía a
la calle. Normalmente, sólo el desarrollo del
software de control toma al menos un año,
puesto que todas las situaciones de conducción
posibles deben ser tomadas en cuenta. Las cosas se movían tan rápidamente con el C30 eléctrico porque Siemens utilizaba un concepto de
prueba del sistema de control. "La base de este
concepto es un algoritmo que hemos estado
desarrollando continuamente durante años",
dice Malte-Michael Ewald, quien está manejando el proyecto en Siemens Inside e-Car. El algoritmo también se utiliza para controlar unidades industriales, vehículos en minas, y
sistemas de accionamiento híbridos.
La mayor parte del hardware del auto, que
consta de un motor eléctrico y un inversor, también incluye componentes probados de Siemens. Aquí se usa un motor excitado de forma
permanente que funciona con imanes. Tiene
una salida continua de 89 kilovatios, que puede
ser pasada temporalmente hasta 110 kilovatios. Su torque máximo es de 250 Nm. En comparación con la primera generación del C30
eléctrico, cuya tecnología no fue suministrada
por Siemens, el desempeño ha aumentado en
un 20 por ciento y el torque en un 10 por
ciento, y las dimensiones exteriores del sistema
de accionamiento se han mantenido igual.
Aun así, los desarrolladores del auto no podían simplemente tomar partes de un estante
e instalarlas. En lugar de ello, tuvieron que
adaptar los componentes para asegurarse de
que se cumplieran las normas de calidad más
exigentes de la industria automotriz. Además,
el sistema de accionamiento está alojado en la
parte delantera del vehículo - precisamente en
el área donde la energía cinética se convierte
en deformaciones en un choque. Aunque se
105
Cómo Maduran las Ideas | La Movilidad Eléctrica
En lugar de llenarse, se recarga a una velocidad
de 22 kW
produjeron relativamente pocas unidades,
Volvo realizó sus pruebas de impacto tan meticulosamente como lo habría hecho con un modelo de alto volumen.
La carretera está vacía, así que es hora para
la siguiente prueba. Hundo el acelerador y lo
suelto, una y otra vez. Entonces acelero con el
pie derecho y freno con el izquierdo, al mismo
tiempo. Finalmente, en varias ocasiones toco el
acelerador a una velocidad de 30 km / h. Todos
estos movimientos son completamente ilógicos, y sólo un conductor distraído o en pánico
lo haría. Pero no pasa nada - ni siquiera un jalón, y eso es una buena señal. Es casi como si
el C30 eléctrico me dijera: "Adelante, no voy a
perder mi control!"
Pero la calma imperturbable del Volvo no es
casualidad. Es un verdadero arte de diseñar un
sistema de control de accionamiento que no
produzca resultados inesperados, incluso
cuando se opere de manera totalmente fortuita. "En el peor de los casos, un diseño defectuoso podría desestabilizar todo el sistema de
control", explica Ewald. Los ingenieros de
Volvo, que programaron el sistema de control
del vehículo, trabajaron con el equipo de desarrollo de Siemens para encontrar una variedad de soluciones. Una de ellas fue "nivelar" las
señales de entrada. Esto asegura que el desarrollo y la reducción del torque sean siempre
suaves, incluso durante cambios rápidos.
Johan Konnberg, responsable en Volvo del
desarrollo de los accionamientos eléctricos,
hace hincapié en lo bien que los componentes
del sistema electrónico a bordo trabajaron juntos. "Como un fabricante premium, relativamente pequeño, necesitamos fuertes socios
como proveedores", dice, añadiendo que él
considera al C30 eléctrico como el primer proyecto de una asociación de largo plazo. De hecho, Volvo planea convertir todo su portafolio
de productos en los próximos años. El objetivo
es una plataforma uniforme que incluirá una
arquitectura escalable de productos (SPA). Gracias a SPA, el fabricante de automóviles será capaz de ofrecer diferentes tipos de carrocerías de
106
Cómo Maduran las Ideas | Tecnología para los Negocios
vehículos - desde los compactos a los SUVs - a
precios competitivos, incluso en pequeños volúmenes unitarios.
Los sistemas de propulsión de Volvo serán
estandarizados en todos los modelos. Como resultado, la compañía utilizará motores diésel y
de gasolina de tres y cuatro cilindros en sólo
unas pocas clases en el futuro. Se adoptará un
enfoque similar con sus modelos eléctricos, que
también estarán equipados con sistemas estandarizados, para ser usados en diferentes rangos
de potencia. Volvo se centra actualmente en los
híbridos recargables, equipados con un motor
de combustión y un sistema de accionamiento,
con una batería que se puede recargar desde un
enchufe eléctrico.
Tecnología Comprobada. El Volvo C30 eléctrico no fue planeado originalmente como un
vehículo eléctrico, ni diseñado específicamente
para acomodar un sistema de accionamiento
eléctrico. Fue construido en la planta de Volvo
en Gante, Bélgica, y luego enviado a Gotemburgo, donde se instaló el sistema de accionamiento eléctrico. Este sistema incluye una batería de iones de litio con una capacidad nominal
de 24 kilovatios-hora, lo que se traduce en un alcance de al menos 120 kilómetros en la práctica.
"El uso de la tecnología automotriz probada
y comprobada es la estrategia correcta cuando
se está tratando con volúmenes bajos", dice
Konnberg, quien señala que sólo 100 nuevos
modelos C30 eléctricos se construirán inicialmente. La mitad se pondrá a prueba en Suecia y
Noruega. Siemens hará que la otra mitad esté
disponible para su uso en diversas instalaciones.
Todos los autos estarán equipados con un dispositivo de registro de datos que recogerá información sobre los perfiles de conducción.
"Esto nos dará un conocimiento importante en el desarrollo posterior de los vehículos", dice Ewald, quien utilizará tres de los autos para realizarles pruebas, él mismo. Los
datos serán utilizados para perfeccionar los
componentes y el software.
Estaciono el C30 eléctrico a las afueras de Gotemburgo, frente a un hotel, justo al lado de una
estación de carga de Siemens. Konnberg lo conecta. "La batería se recargará completamente
cuando hayamos regresado de almorzar", promete. Un dispositivo de carga a bordo, desarrollado por Volvo, permite al C30 hacer pleno uso
de su poder de carga de 22 kilovatios - el valor
máximo que una unidad de carga de corriente alterna es capaz de entregar. "Con tan solo diez minutos de recarga tenemos un adicional de 20 kilómetros", dice Konnberg, sonriendo con orgullo.
Sin embargo, incluso en Suecia, la gente no almuerza así de rápido.
Johannes Winterhagen
Es lunes por la noche en las afueras de Munich, y las oficinas y los laboratorios de Corporate Technology en Siemens (CT) se han desocupado lentamente. Los empleados se dirigen hacia el metro o a sus autos o bicicletas. El
Dr. Martin Prescher da las buenas noches a sus
colegas - pero su día de trabajo aún no ha terminado. Está a punto de pasar la noche, al igual
que muchas otras noches, en un evento llamado "e-Lunes" para los empresarios nuevos.
Es el tercer lunes de cada mes, por lo que la reunión tendrá lugar en el Hofbräukeller, un popular pub en el moderno barrio Haidhausen de
Munich es uno de los principales centros de innovación de Europa. El “Technology to Business
Center “es muy importante.
El Paraíso de las “Startups”
En Alemania, como en Silicon Valley, los recién graduados universitarios están transformando cada vez más sus ideas en nuevas
empresas. El Centro de Tecnología para los Negocios de Siemens
en Múnich está constantemente en la búsqueda de tecnologías
interesantes que necesitan un poco de ayuda para despegar.
Múnich. Pero en lugar de un alto consumo de
cerveza, la mayoría de los cien participantes beberán agua mineral. Después de todo, Prescher
y la multitud han llegado no sólo para socializar,
sino también para hablar sobre los nuevos desarrollos en el sector de la movilidad eléctrica.
Este es probablemente el mayor evento de
networking de Alemana en movilidad eléctrica.
Cualquier persona con una buena idea o una
nueva tecnología podría resolver uno de los
muchos problemas asociados con la movilidad
eléctrica, y es probable que aparezca por aquí.
Prescher está buscando a estas personas, ya
que algunas de ellas han llegado con ideas que
podrían ser de interés para Siemens. Él y tres
colegas son exploradores internos de tecnología de Siemens, y trabajan para el nuevo Technology to Business Center (TTB) – Centro de
Tecnología para los Negocios- en Munich, que
se inauguró el año pasado. Los exploradores
establecen contacto con nuevas empresas involucradas con las tecnologías, productos o
servicios relacionados con Siemens. Por lo
tanto, su trabajo supone la asistencia habitual
a eventos, redes, congresos y conferencias
para emprendedores.
Siemens estableció su primer TTB en Berkeley, California, en 1999. Un segundo abrió en
Shanghai en 2005. Ambos han establecido numerosas asociaciones con startups, o empresas
nuevas. "Pero ha sido algo nuevo aquí, en Alemania y en toda Europa desde hace diez años,
y sigue creciendo rápidamente", explica Prescher. "Tenemos que aprender todo lo que podamos." Esto explica por qué Siemens ha establecido un tercer TTB en Munich. El Dr. Stuart
Goose, que trabajó durante ocho años en el
TTB de Berkeley, está dando asistencia al nuevo
centro. "La mayoría de las startups se encuentran todavía en Silicon Valley", dice Goose, y
agrega que este panorama en Europa no es tan
avanzado como su homólogo en California.
Sin embargo, hay muchas razones para
creer que el auge de las startups será más dinámico en Alemania. Por un lado, hay muchos
programas de subsidios del gobierno. "Ahora es
muy fácil conseguir financiación por parte del
gobierno", dice Goose. Y hay muchas universidades e institutos de investigación que producen continuamente talentos con estudios especializados. El equipo de Munich ha estudiado el
panorama de la innovación en Europa e identificó los centros más prometedores para el TTB.
Estos incluyen Munich, Berlín, París, Escandinavia, y el "triángulo de oro" de London-Oxbridge.
El interés de Siemens en las startups es
parte de una estrategia para trabajar eficazmente con nuevas empresas, ya que las personas con talento no necesariamente quieren poner en práctica sus ideas en un grupo industrial
importante. "Incluso los estudiantes de pregrado de Stanford se centran en crear nuevas
empresas", explica Goose. "Esta tendencia también ha sido evidente desde hace años, en las
universidades alemanas," añade Prescher. "El
espíritu empresarial desde hace mucho tiempo
se ha convertido en algo más que una palabra
de moda, ahora es una opción profesional que
se toma muy en serio."
Los exploradores de TTB visitan cientos de
nuevas empresas, en busca de tecnologías que
puedan ayudar a Siemens a desarrollar productos innovadores. "No se puede decir necesariamente, a simple vista, si las tecnologías que se
están desarrollando por parte de empresarios
nuevos encajan bien con las actividades empresariales de Siemens", explica Goose. Es por eso
que las visitas a menudo se asemejan a unas
sesiones de lluvia de ideas, en las cuales se debaten proyectos y ciertas ideas también se desechan. En algunos casos, una idea podría hacer "clic" en un explorador, y luego alguna
unidad de Siemens podría ser capaz de utilizar
la tecnología en cuestión.
Los exploradores está buscando, en nombre de la Unidad de Negocios Siemens Rail Au-
107
Cómo Maduran las Ideas | Tecnología para los Negocios
tomation, una empresa que pueda desarrollar
un sistema de monitoreo de trenes. "La empresa tiene que tener el hardware, como por
ejemplo los sensores y los sistemas de comunicación inalámbricos, y el software para el
procesamiento y la evaluación de las señales",
explica Prescher. El objetivo es crear un nuevo
sistema que pueda ser utilizado por los operadores ferroviarios para detectar y localizar obstáculos y otros problemas en las vías, de inmediato. Los obstáculos pueden incluir personas
o árboles caídos. El sistema también debe ser
capaz de determinar si los componentes, como
cables y piezas de metal se pierden, debido a
que tales artículos son a menudo robados en
las líneas de ferrocarril.
"Vimos muchos socios potenciales, pero era
muy difícil verificar sus afirmaciones", dice Prescher. Por lo tanto, TTB Munich realizó una especie de casting en una via de pruebas de Siemens, cerca de la frontera holandesa. Las
empresas invitadas al evento montaron su
equipo, mientras Goose y Prescher creaban escenarios potenciales para sus sistemas. Por
ejemplo, caminaron sobre las vías, colocaron
troncos de árboles en ellas, e incluso aflojaron
algunos tornillos. "Después de haber terminado, ya sabíamos cuál era la empresa que tenía la tecnología que Siemens necesitaba", explica Prescher.
Luego comenzó una fase de cooperación
con los ingenieros de Siemens para explicar a
los desarrolladores cómo deben perfeccionar
su tecnología, con el fin de poder cumplir con
los requisitos de los productos y sistemas de automatización ferroviaria de Siemens. "Nuestro
objetivo es configurar una tecnología desarrollada externamente, de manera que le dé a Siemens no sólo la mejor solución, sino también
que sea única en el mundo", dice Goose. Como
108
efecto secundario positivo, las startups que se
asocian con Siemens inmediatamente se vuelven mucho más conocidas, después de comenzar a trabajar con la empresa.
Con el fin de encontrar los socios de negocio
adecuados, el equipo TTB primero tiene que saber lo que las divisiones y unidades de Siemens
están buscando, en un momento dado. "Hemos aprendido mucho a través de contactos
personales dentro de la empresa", explica Prescher. En un esfuerzo por lograr un mayor número de posibles sociedades, TTB también creó
un DemoDay para la División Mobility and Logistics (IC MOL) de Siemens. Este evento reunió
a 40 ingenieros de desarrollo de Siemens, junto
con representantes de unas 25 nuevas empresas. TTB selecciona las empresas y las presenta,
por adelantado, con diferentes departamentos
de desarrollo de IC MOL. Por ejemplo, Augmensys, una startup de Austria, se reunió con
un equipo de IC MOL encargado de las innovaciones de servicio. Augmensys se especializa en
vincular datos con la ubicación real del usuario.
La innovación de la empresa hace posible la visualización de las salidas de un edificio de
emergencia, instrucciones de mantenimiento,
o diagramas de circuitos, en el móvil de un
usuario. Esta tecnología, que se conoce como
realidad aumentada, "enriquece" el entorno
real con los datos de la computadora - una innovación que pueda interesar a Siemens Servicetools, por ejemplo.
Greenway, una startup con sede en Hannover, Alemania, ha desarrollado un software de
servicios en forma de una aplicación que calcula la ruta más rápida para un usuario en la
vía, mediante la determinación de la posición y
velocidad de todos los vehículos equipados con
la aplicación. Lo hace a través de un GPS. Un al-
goritmo determina qué rutas están en riesgo de
congestionarse; después de que la aplicación
recomienda rutas alternas.
Como los socios de Greenway afirman, esta
característica también ayuda a evitar los atascos de tráfico, siempre y cuando el diez por
ciento de los carros en la carretera esté utilizando la aplicación. Una compañía llamada Carriva en Berlín ha digitalizado los servicios de
ride-share. Más específicamente, ha perfeccionado los criterios de investigación de una manera que permite a conductores y pasajeros coordinarse con precisión, incluso para viajes
cortos o viajes diarios.
Los fumadores, por ejemplo, pueden encontrar los conductores que fuman, y los tiempos de viaje pueden ser alineados con precisión. Todavía no está claro cómo, o incluso si,
estas nuevas ideas se pueden incorporar en los
proyectos de Siemens. Sin embargo, es importante que los expertos de Siemens sepan que
existen estas empresas, y en lo que están trabajando. Como explica Goose, "No siempre hay
que reinventar la rueda".
A veces hay potencial para la cooperación,
incluso cuando la tecnología al principio no parece estar estrechamente relacionada con las
actividades empresariales de Siemens. La compañía Vigour.io es un buen ejemplo de ello. Vigour.io ha creado una plataforma en línea para
obtener un perfeccionamiento de las aplicaciones, y expertos de MOL están muy interesados
en esta innovación. La nueva tecnología permite a los terminales móviles compartir datos
sin estar conectados el uno al otro. Todas las
aplicaciones se configuran en la nube a gran
velocidad, en una forma que garantiza que se
puedan ejecutar sin problemas, en cualquier
terminal. Las posibilidades aquí incluyen un sistema de información y entretenimiento que,
por ejemplo, pregunta a los pasajeros que entran en un tren si quieren vincularse con el sistema. Una vez que los pasajeros confirman, comienzan a recibir contenidos multimedia o
información como ofertas, el menú del restaurante del tren, o alquilar un coche eléctrico en
la estación donde se bajarán.
"Por supuesto, todas las startups que se han
acercado han trabajado muy duro para conseguir que Mobility se interese en ellos", dice Prescher. Muchas incluso trajeron prototipos de sus
desarrollos a la primera reunión. Otros sectores,
como Siemens Building Technologies y Healthcare también planean organizar DemoDays.
Después de todo, ¿qué podría ser mejor para
una empresa joven y ambiciosa que hacer
equipo con un importante jugador global – uno
con esa resistencia y energía? Una empresa
como Siemens, por ejemplo.
Katrin Nikolaus
Cómo Maduran las Ideas | Entrevista
¿Cuál es la idea detrás de
Startupbootcamp?
Farcet: Startupbootcamp es un acelerador de
inicio. A diferencia de una incubadora, que
protege las empresas startups, nosotros somos como el cohete en el transbordador espacial, damos una breve ráfaga intensa de
energía y el arranque para su lanzamiento a
órbita. Alrededor de 400 nuevas empresas
aplican al programa y seleccionamos las mejores diez. Ellas se trasladan a la ciudad del programa y reciben € 15,000 de micro-financiación, seis meses de oficina gratis y conexión
con más de 100 mentores - la mayoría de
ellos empresarios en serie.
Alex Farcet (46) trabajó
para una startup de San
Francisco antes de unirse al
universo corporativo y viajar
por el mundo con DHL por
doce años. Desde el año
2007 ha vuelto a su escena
de partida. Farcet ahora es
el cofundador y director general de Startupbootcamp,
una aceleradora de startups
europea, fundada en 2009
con programas en Amsterdam, Berlín, Copenhague, Eindhoven, Dublín y
Haifa. Es también socio de
Rainmaking, una "compañía-fábrica", con diez
startups en crecimiento. Recientemente co-fundó Angelsbootcamp, cuyo objetivo es motivar y educar a
los nuevos inversionistas en
Europa para que sean unos
ángeles para estas empresas. Farcet tiene un MBA
con especialidad en Investigación de Operaciones y
Negocios Internacionales de
la Universidad de Tulane, en
Nueva Orleans.
"Capital de Riesgo" y el gobierno está muy
centrado en incentivar la inversión privada - a
través, por ejemplo, de planes especiales,
como el 'Plan de Inversión Empresarial ", que
da una rebaja de impuestos del 50 por ciento
a las inversiones de riesgo. Algunos países europeos están muy lejos de esto.
¿Qué requisitos necesita un empresario
para ser exitoso?
Farcet: Esa es la belleza del espíritu empresarial - No se requieren diplomas o calificaciones. Todo lo que usted tiene que hacer es
construir algo que los clientes quieran usar.
Dicho esto, sin duda hay un conjunto de ha-
Descubriendo Dónde se Unen la Curva
del Miedo y la Curva de la Experiencia
¿Por qué un empresario debe elegir
Startupbootcamp?
Farcet: Estamos construyendo la mayor red
en seis ciudades: Amsterdam, Berlín, Copenhague, Dublín, Eindhoven y Haifa. Tenemos la
intención de estar en África, América Latina y
Asia en un par de años. Sólo en el 2013 estamos sacando adelante 70 nuevas empresas.
¿Es la cultura de la iniciativa empresarial
diferente en Europa, en comparación con
los EE.UU.?
Farcet: Las generalizaciones son siempre
arriesgadas, pero yo diría que en Europa todavía hay una cierta estigmatización de los empresarios, especialmente los que han fracasado antes. En los EE.UU., si usted se levanta
de las cenizas es un héroe, aún más grande
que si tuviera éxito por primera vez. En Europa
todavía hay un conservatismo, al empujar a talentos jóvenes hacia carreras tradicionales.
¿Ve diferencias regionales al interior
de Europa?
Farcet: En cuanto a Europa, cuando hablamos de empresarios de Internet y software,
hay más similitudes que diferencias - sus noticias llegan de los mismos blogs. Por último,
hay 300.000 ángeles inversionistas activos en
Europa, pero de acuerdo con un estimado,
existen más de tres millones de personas con
los medios financieros necesarios para ser inversionistas privados de riesgo, y que pueden
participar activamente. Ese es un gran potencial para ir tras él. El Reino Unido, sobre todo
Londres, sigue siendo el centro europeo del
bilidades para el emprendimiento. Cuando
seleccionamos los equipos para unirse a Startupbootcamp, por supuesto, miramos la originalidad de la idea o producto y su potencial
de mercado. Pero en esta primera etapa se
trata, sobre todo, de la calidad del equipo.
Ser emprendedor es una batalla cuesta
arriba, así que nos concentramos en una
gran cantidad de habilidades como la persistencia, la receptividad al entrenamiento, la
capacidad de vender y comunicarse, la inteligencia como tal, así como la emocional. Lo
siguiente que me va a preguntar es cómo detectamos todo esto ... sólo lo sabemos
cuando lo vemos.
¿Hay diferencias entre los empresarios
que se centran en las ideas de negocios
de Internet y los que prefieren tratar con
otros campos de la tecnología?
Farcet: La barrera de entrada a nuevas empresas de Internet es menor, sobre todo con la
evolución del marketing permitido socialmente, los almacenamientos en la nube y las
herramientas de distribución, que han reducido drásticamente el costo del desarrollo, lanzamiento y distribución de soluciones y servicios de software. Hoy en día, es bastante
factible para un par de cofundadores sin conocimientos técnicos crear un producto basado en Internet, con gran éxito. Aun así,
cuando seleccionamos los equipos, esperamos que al menos uno de los cofundadores
tenga conocimientos técnicos, ya que queremos que sean capaces de empezar a construir
el producto internamente.
109
¿Alemania ha producido alguna idea inicial sobresaliente en campos como las
tecnologías medioambientales y las fábricas del futuro?
Farcet: Acabo de asistir a la conferencia
anual de Target Partners, una firma de capital
de riesgo de Alemania. Estaban celebrando el
lanzamiento reciente de JouleX, que fue adquirida por Cisco Systems Inc. por $ 107 millones. JouleX permite a las empresas gestionar
el consumo de energía de todos los dispositivos conectados en red - desde impresoras
hasta los centros de datos. El hecho es que la
mayoría de la gente nunca ha oído hablar de
JouleX, pero es una gran historia. Los fundadores comenzaron en Alemania, pero construyeron un equipo global con sede y ventas en
EE.UU. La mayoría de los ingenieros, sin embargo, tenían - y siguen teniendo – su sede en
Alemania. Ahora son un componente clave de
la estrategia de red de Cisco.
¿Tiene algún consejo para los jóvenes
emprendedores?
Farcet: Hay un punto en la vida en que la
curva de experiencia y la curva del miedo están en el punto de encuentro óptimo, y el
arte es encontrarlo. Lo que quiero decir con
curva de experiencia es que muchos empresarios exitosos comienzan por la solución de
un problema que han observado en el mercado. Por curva del miedo quiero decir que
cuanto más envejecemos, hay más en juego.
Tendemos a tener una familia que mantener,
a lo mejor una hipoteca que pagar. En general, me gustaría errar al inicio, lo más joven
posible. Me encanta esta cita de William
Shatner, como el capitán Kirk: 'La idea detrás
de decir que sí, es que es más fácil de decir
que no - especialmente a medida que se envejece. Es más fácil decir que no, no voy a
concebir esa idea. No, no voy a darle una
nueva mirada a algo. No, no voy a conocer
esa nueva persona. Es más fácil quedarse en
casa. Es más fácil aislarse. Es más difícil y
más peligroso decir que sí a las oportunidades. Pero decir que sí a las oportunidades es
decir sí a la vida. '
¿Cuál es su visión del mundo de las
startups en Europa, en el 2030?
Farcet: Más distribuidas, con equipos más
globales. Con menos barreras, más tecnología
habilitada para internet. Veremos una nueva
empresa; con un equipo de marketing británico, un equipo de desarrollo de Sudáfrica, y
un CEO alemán, cuyo principal mercado es
China. Será financiada por una multitud, por
cientos de miles de inversionistas individuales,
de decenas de países.
Yo soy ciudadano francés, nacido en España,
fui a un internado en Inglaterra, me casé con
una mujer danesa, he trabajado en Europa del
Este y vivo en Berlín - qué es más europeo que
eso. Espero que finalmente seamos capaces
de reunir a nuestras instituciones alrededor de
Europa para que tengamos un mercado verdaderamente integrado, más competitivo y
abierto. Eso significa una sola solicitud de patente, una sola constitución de empresa, un
único contrato de trabajo, un conjunto de impuestos, etc...
Entrevista de Hülya Dagli
Siemens y las Startups: Muchos Beneficios Mutuos
¿Cómo es el escenario de expansión de
las nuevas empresas en las grandes
compañías como Siemens?
Scheuble: Las empresas innovadoras pequeñas ofrecen a las grandes corporaciones una
mirada hacia el futuro. Estas empresas son
fuentes de innovación, indicadores tempranos
de nuevos mercados, e incluso podrían ser los
rivales del mañana. Muchas de ellas también
son capaces de poner a prueba las innovaciones técnicas y los nuevos modelos de negocio
más rápida y flexiblemente que las empresas
bien establecidas. Por el contrario, la presencia internacional, el acceso al mercado mundial, y la capacidad de fabricación de las grandes empresas pueden ayudar a las nuevas a
irrumpir en la escena internacional. Como resultado, hay un gran potencial para la cooperación entre las nuevas empresas y las grandes compañías, como Siemens.
El Dr. Sven Scheuble es el
Jefe del Technology to
Business Center en Siemens
Corporate Technology
110
¿Cómo está reaccionando Siemens a estos acontecimientos?
Scheuble: La cooperación con las startups se
está volviendo más y más importante para Siemens. Ya hemos realizado más de 150 inversiones en nuevas empresas de todo el mundo,
a través de Siemens Venture Capital. Y Siemens
Technology Accelerator (STA) tiene ahora diez
años de experiencia con nuevas empresas en
Europa y EE.UU. Nuestros Technology to Business Centers en Berkeley y en Shanghai han
sido la creación de redes exitosas en grupos de
innovación locales, desde hace más de diez
años. También comenzamos a aplicar este concepto en Europa hace casi un año, con el fin de
establecer contacto con este panorama tan activo y atractivo en el continente.
¿Qué nuevas formas de cooperación se
están estableciendo?
Scheuble: Nos hemos encontrado con una
respuesta muy positiva en Europa, sobre todo
aquí en Munich, y ya hemos establecido muy
buenas relaciones. Un ejemplo reciente es el
centro Satellite Co-Location Center en Munich, que se estableció junto con fortiss, la
Universidad Técnica de Munich, y el Instituto
Europeo de Innovación y Tecnología (EIT). El
centro se ha creado para servir como un centro para la innovación para los negocios y la
ciencia, con un enfoque en las tecnologías de
información y comunicación. Aquí, la gente y
las empresas con ideas innovadoras pueden
trabajar con nosotros en temas de investigación que son relevantes para Siemens y demostrar su propia experiencia.
Entrevista de Katrin Nikolaus.
Cómo Maduran las Ideas | Laboratorio a Gran Altitud
Los investigadores están
desarrollando ideas sobre
el mal de altura utilizando
El Monte Everest como un
laboratorio viviente.
Investigación Vanguardista
en la Cima del Mundo
Durante el verano de 2013, el campamento base del Monte
Everest fue transformado en un laboratorio de investigación.
Un equipo de científicos, junto a 200 voluntarios, utilizó este
escenario para estudiar los efectos del mal de altura. Los resultados podrían ser utilizados para desarrollar nuevos
tratamientos en pacientes en cuidados intensivos.
Nada más que hielo y roca, es todo lo que
el ojo puede ver aquí. Un enorme glaciar se
eleva por encima del paisaje agreste. Por la noche, las temperaturas caen tan bajo como menos 30 grados Celsius. El aire es tan delgado
que los humanos no pueden sobrevivir durante
largos periodos de tiempo. No suena como un
lugar agradable para acampar, sin embargo,
este es el lugar perfecto para la investigación,
que algún día podría revolucionar el tratamiento de pacientes en cuidados intensivos.
En el verano de 2013, un equipo de investigación británico-estadounidense estableció su
sede aquí, en el campamento base al sur del
Monte Everest, a 5.300 metros sobre el nivel
del mar. Llegaron 60 años después de la primera ascensión del hombre hacia la cima de la
montaña más alta del mundo, para aprender
más acerca de cómo la deficiencia de oxígeno,
también conocida como hipoxia, afecta a los
humanos. Este conocimiento podría ayudar a
aumentar la tasa de supervivencia de los pacientes en cuidados intensivos.
El nombre del proyecto, Xtreme Everest 2, lo
dice todo. Once médicos e investigadores de la
Universidad de Southampton, el College University de Londres, y la Universidad de Duke (Carolina del Norte) pasaron 83 días en este inhóspito
lugar, 49 de ellos en el campamento base. Los
científicos estuvieron acompañados por unos
200 voluntarios, dispuestos a servir como sujetos de prueba. Los médicos llevaron a cabo miles de pruebas en sí mismos y en los demás participantes, obteniendo más de 4,000 muestras
de sangre.
Los hallazgos de los científicos podrían salvar
la vida de muchas personas que sufren de enfermedades cardíacas o pulmonares. En el 2011
Alemania registró más de dos millones de casos
que requirieron cuidados intensivos. En el Reino
Unido, una quinta parte de la población pasa un
tiempo en cuidados intensivos en algún momento de sus vidas. Dos quintas partes de estos
pacientes mueren, en muchos casos, como resultado de la falta de oxígeno o hipoxia.
"El ser humano puede adaptarse a una deficiencia de oxígeno, aunque a velocidades diferentes", explica el jefe de la expedición, el Dr.
Daniel Martín, profesor titular de Anestesia y
Medicina de Cuidados Críticos en el University
College de Londres. "Por ejemplo, si 100 personas contraen neumonía, 25 de ellas se la quitarán en una semana. La mitad de ellas tendrá
que ser hospitalizada y tomará alrededor de
cuatro a seis semanas para mejorar. Los 25 pacientes restantes estarán muertos en una semana, a pesar de los cuidados intensivos y la
administración de oxígeno”.
En el campamento base del Monte Everest,
la presión atmosférica es de la mitad de lo que
111
Cómo Maduran las Ideas | Laboratorio a Gran Altitud
es al nivel del mar. Esto significa que sólo la mitad del oxígeno entra en los pulmones durante
la inhalación. Al nivel del mar, la saturación de
oxígeno (es decir, la proporción de glóbulos rojos
que transportan oxígeno) es del 100 por ciento,
pero en el campamento base se reduce a sólo el
70 por ciento. Esto es equivalente a la de una
persona que sufre de hipoxia. El cuerpo humano
responde a la disminución de la presión atmosférica mediante la producción de más glóbulos
rojos, de manera que una mayor cantidad de oxígeno pueda llevarse en la sangre.
Al igual que en los pacientes con neumonía
del Dr. Martin, el 25 por ciento de los que viajaron a esta altitud sufrieron problemas como
consecuencia de la baja presión atmosférica. Alrededor de la mitad contrajo el mal de altura y
requirió oxígeno adicional. El 25 por ciento restante tuvo mareo, náuseas y dolores de cabeza.
¿Por qué algunas personas se adaptan a
grandes altitudes mejor que otras? Ese es un
misterio para la medicina. Pero este conocimiento podría ser clave en la mejoría de los pacientes en cuidados intensivos.
pruebas médicas. Las simulaciones en cámaras
de altitud también son inadecuadas para este
tipo de investigación, a gran escala. Por eso, los
científicos que trabajan en el proyecto Xtreme
Everest sometieron a 200 personas sanas a una
deficiencia de oxígeno, simulando la hipoxia
sufrida por los pacientes del hospital.
El equipo del proyecto ya había estado en el
Everest en el 2007. Junto con otros participantes, el Dr. Martin subió todo el camino hasta la
cumbre, a una altitud de 8.848 metros, donde
hay sólo una tercera parte de la cantidad de oxígeno que existe en el nivel del mar. Los investigadores tomaron muestras de sangre a unos
cientos de metros de la cima. El nivel de oxígeno en la sangre del Dr. Martin fue el más bajo
que se haya medido en una persona sana.
El Mágico Oxido Nítrico. Los científicos
nes caminaron a un laboratorio situado a 3.500
metros sobre el nivel del mar, así como a gemelos idénticos e individuos que habían formado
parte de la expedición en el 2007.
Un grupo de Sherpas nativos también participó. La tolerancia de los Sherpas al trabajo
duro y su capacidad para transportar cargas pesadas a grandes alturas, fue una parte importante de este estudio.
"Los científicos pensaban que los Sherpas
podían transportar más oxígeno en su sangre
que las personas de tierras bajas", dice el Dr.
Martin. "Pero ese no es el caso. Sus corazones
funcionan de la misma manera que el nuestro,
y el suministro de oxígeno es el mismo, también. La respuesta es que los Sherpas pueden
procesar el oxígeno mejor que nosotros. "De
hecho, los investigadores descubrieron que la
Los científicos plantean la hipótesis de que mientras
más óxido nítrico tenga el cuerpo de una persona,
mejor puede hacer frente a grandes altitudes.
Un día típico en el laboratorio (izquierda), Steve Carey de Siemens se ejercita (centro) y se reúne con el Dr. Adam Sheperdigian (centro) y
el Dr. Daniel Martin
A los pacientes en una unidad de cuidados
intensivos, que sufren de hipoxia, se les da
siempre oxígeno adicional, generalmente por
medio de un respirador artificial. Sin embargo,
el aumento de la inhalación de oxígeno no está
exento de riesgos. La alta presión del tratamiento de respiración puede dañar los vasos
sanguíneos en la retina, y la inhalación de un
exceso de oxígeno puede dañar los pulmones,
si se hace durante un período de tiempo prolongado. "En vez de bombear a los pacientes
con oxígeno, sangre y medicamentos para mejorar su frecuencia cardíaca, puede ser que encontremos una manera de hacer más lentos los
procesos fisiológicos, de manera que el cuerpo
tenga más descanso y más tiempo para curarse
a sí mismo", sugiere el Dr. Martin.
En su búsqueda de respuestas, los científicos se enfrentan al dilema de que los pacientes
gravemente enfermos en cuidados intensivos,
casi no pueden ser sometidos a exhaustivas
112
de la expedición en 2007 también fueron
acompañados por 200 voluntarios sanos. En
el campamento base, los investigadores utilizaron dispositivos de Siemens para la medición de gas en la sangre de los sujetos. Uno
de los primeros descubrimientos fue que el
cuerpo humano parecía exhalar más óxido
nítrico cuando hay poco oxígeno en el aire.
El gas óxido nítrico expande los vasos sanguíneos, haciendo que la sangre fluya con
más fuerza y mejorando así el suministro de
oxígeno al cuerpo.
Sin embargo, la primera expedición dejó
muchas preguntas sin respuesta - preguntas
que el equipo del Xtreme Everest 2 estaba dispuesto a resolver. Como resultado, en el 2013
unos 200 participantes subieron de nuevo al
campamento base del Monte Everest y fueron
examinados en laboratorios temporales, establecidos en diferentes altitudes. Los participantes incluyeron a niños de ocho a 17 años, quie-
microcirculación de los Sherpas es mucho mejor que la de otras personas y su sangre contiene mucho más óxido nítrico.
"Cuando hay muy poco oxígeno, los Sherpas parecen responder produciendo más óxido
nítrico. En las muestras tomadas a 3.500 metros, la exhalación de uno de los participantes
«normales» contenía 16,4 ppb de óxido nítrico,
mientras que la de un Sherpa contenía 77,8
ppb ", agregó Martin. El óxido nítrico aumenta
el flujo de sangre y cambia la forma en que las
mitocondrias procesan el oxígeno. En pocas palabras, les permite hacer un mejor uso de la pequeña cantidad de oxígeno que reciben.
Los científicos plantearon la hipótesis de
que mientras más óxido nítrico contenga el
cuerpo de una persona, mejor puede hacer
frente a grandes altitudes. Como resultado, los
pacientes de cuidados intensivos posiblemente podrían recibir medicamentos que
cambien el nivel de óxido nítrico de su sangre,
Cómo Maduran las Ideas
con la esperanza de aumentar sus posibilidades de supervivencia.
Igual que en el 2007, los participantes de la
expedición fueron examinados utilizando dispositivos de Siemens para análisis de gases en
la sangre, los cuales pesan aproximadamente
11 kg. La expedición estuvo acompañada por
Steve Carey, empleado de Siemens, quien maneja el mantenimiento de estos sistemas de
medición en Siemens Healthcare, en el Reino
Unido. Cuando Carey se enteró del proyecto, de
inmediato aprovechó la oportunidad para poner a prueba "sus" dispositivos de medición, en
la montaña más alta del mundo. Para asegurarse de que todos los instrumentos funcionaran sin problemas durante la expedición, Carey
fue también uno de los sujetos de prueba.
Las condiciones en el Monte Everest desafiaban, no sólo a los participantes sino también a los dispositivos de medición. Antes de
la expedición, Siemens simuló la temperatura
de la montaña y la presión atmosférica en una
cámara de altitud para que los sistemas pudieran ser calibrados, y ofrecieran resultados precisos. Los instrumentos realizaron fielmente
sus tareas a pesar de que de vez en cuando
necesitaron algo de ayuda. "A veces tuvimos
que poner una manta eléctrica por debajo de
los dispositivos, para que los líquidos que contenían no se congelaran", dice Carey.
Ejercicios Matutinos. Más de 60 pruebas se
realizaron en los voluntarios. "Realizábamos
varios análisis de sangre, y mediamos la frecuencia respiratoria de los participantes', y hacíamos una serie de ejercicios, muy temprano
en la mañana", dice Carey. "Muchos de los
Sherpas nunca antes habían visto una bicicleta
estática de ejercicio," dice.
El proyecto de investigación en curso está
financiado por donaciones. Más de 850.000 ₤
se han recaudado hasta la fecha, y se necesita
una suma adicional de 250.000 ₤ para que los
datos puedan ser analizados por completo, y
toda la información y los hallazgos sean recopilados en una base de datos completa. Los
primeros resultados se esperan para el 2014.
Sin embargo, los científicos ya han hecho
algunos descubrimientos. Las mujeres parecen ser capaces de manejar mejor las grandes
alturas que los hombres, mientras que los
hombres de más edad se afectan menos que
los más jóvenes. Pero el Dr. Martin tiene una
simple explicación para este hallazgo: "Los jóvenes tienden a querer subir la montaña demasiado rápido, y eso los hace más propensos
a sufrir del mal de altura", dice. En las montañas como en la vida, de forma lenta y constante se gana la carrera.
Nicole Elflein
En Resumen
Sin innovación no hay crecimiento, y sin crecimiento no hay prosperidad. Pero la competencia de
nuevas ideas es grande. Los mercados emergentes están invirtiendo cada vez más en investigación y desarrollo. También hay un nuevo escenario de puesta
en marcha en Internet. Sin fronteras nacionales, se
trata de compartir información a una velocidad increíble. Pero, ¿cómo una idea se convierte en una realidad
exitosa? El proceso requiere una buena red, olfato para
las tendencias, un buen sentido de los negocios, capital inicial, y una gran cantidad de energía. Dos ejemplos que ilustran esto son el innovador convertidor de
potencia y un electrolizador. (pp 92, 95, 96)
GENTE:
Patentes:
Beat Weibel, Corporate Technology
[email protected]
Simon Ahlers, Corporate Technology
[email protected]
Oliver Pfaffenzeller, Corporate Technology
[email protected]
TechnoWeb:
Michael Heiss, Corporate Technology
[email protected]
Christoph Krois, Corporate Technology
[email protected]
Cualquier persona que busque nuevas ideas no
ignorará la creación de empresas. Equipados con el conocimiento del mercado, los Exploradores de Tecnología de Siemens van en busca de oportunidades para la
empresa. ¿Cómo detectar una prometedora startup?
"Consideramos la originalidad de una idea o un producto. Tenemos en cuenta su potencial de mercado y la
calidad del equipo ", dice Alex Farcet, cofundador, presidente y CEO de Startupbootcamp, en una entrevista.
Las tendencias del mañana no son sólo cuestión de especulación - un hecho que queda demostrado por un
método de CT. Durante diez años, este método ha servido como base para la toma de decisiones acerca de la
evolución futura. (pp. 102, 106, 108)
Pictures of the Future:
Dr. Falk Wottawah, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Heinrich Stuckenschneider,
Corporate Technology
[email protected]
Siemens Inside e-Car:
Malte-Michael Ewald, Industry
[email protected]
Technology-to-Business Center:
Dr. Sven Scheuble, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Martin Prescher, Corporate Technology
[email protected]
Dr. Stuart Goose, Corporate Technology
La mejor manera de reunir rápidamente tantas
mentes brillantes es utilizar Internet. Siemens TechnoWeb es una plataforma para el intercambio de ideas e
investigación de tendencias sin fronteras departamentales ni nacionales. Concursos de ideas dan a este intercambio un impulso adicional. (pág. 100)
Enfoques inusuales generan nuevos conocimientos. Un equipo de investigación trasladó sus actividades al Monte Everest con el fin de estudiar los efectos
de la deficiencia de oxígeno en 200 sujetos voluntarios. El objetivo fue desarrollar nuevos tratamientos
para los pacientes de cuidados intensivos. (pág. 111)
Las alianzas exitosas conducen a resultados exitosos. En pocos meses, Siemens y Volvo llevaron un
modelo eléctrico del C30 a las carreteras. Componentes probados del portafolio de Siemens fueron modificados para cumplir con los estándares de calidad de la
industria automotriz. (pág. 105)
[email protected]
Equipo para Medición del Gas en la
Sangre/Xtreme Everest 2:
Stephen Carey, Healthcare
[email protected]
Externos:
Alex Farcet, Startupbootcamp
[email protected]
Prof. Rainer Marquardt,
Universität der Bundeswehr München
[email protected]
LINKS:
Oficina Europea de Patentes:
www.epo.org
Siemens Technology-to-Business Center:
www.ttb.siemens.com
Startupbootcamp:
www.startupbootcamp.org
Las buenas ideas deben ser protegidas. Siemens
aplica a unas 40 patentes cada día. Pero, ¿qué invenciones son dignas de ser patentadas? Y en qué países?
¿La patente justifica su costo? Los abogados de patentes de Siemens se enfrentan a estas preguntas todos
los días. (p. 98)
Xtreme Everest 2:
www.xtreme-everest.co.uk
Indicadores Mundiales de Propiedad
Intelectual 2012:
www.wipo.int/ipstats/en/wipi/
La Innovación en Siemens:
www.siemens.com/innovation
113
Pictures of the Future | Retroalimentación
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Pictures of the Future, Otoño 2013 (Alemán, Inglés)
Pictures of the Future, Primavera 2013 (Alemán, Inglés)
Pictures of the Future, Special Edition Green Technologies (Inglés)
German Green City Index, analyses of 12 major cities (Alemán)
European Green City Index, analyses of Europe’s major cities (Inglés)
Your Pictures of the Future, youth issue 2012 (Alemán)
Información Adicional:
Sobre las innovaciones de Siemens está disponible en Internet en:
www.siemens.com/innovation (Sitio Web de I+D de Siemens)
www.siemens.com/innovationnews (Servicio semanal de medios)
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el nuevo Siemens 360 °. Usted puede encontrar este formato interactivo, que permite prácticamente sumergirse en el mundo de las innovaciones, en las páginas del nuevo sitio web de innovación de Siemens: www.siemens.com/innovation. El sitio también ofrece una visión
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el «servicio de medios semanal de Siemens que da un vistazo a las nuevas tecnologías. La edición digital de Pictures of the Future cuenta
con más de 1.200 artículos, fotografías, gráficos y videos, que ofrecen una visión completa de los laboratorios de Siemens y de las tendencias tecnológicas: www.siemens.com / pof
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La clave para una transición energética exitosa es la
sostenibilidad. Si esta transición quiere tener éxito, se
deben tomar en cuenta una serie de medidas interconectadas, ya que en el futuro las estructuras de los sistemas de energía serán mucho
más complejas, más en red, y más flexibles de lo que son hoy en día. Si estas medidas son cuidadosamente planeadas y ejecutadas, junto
con el marco político adecuado, la transición será un modelo de éxito para otros. Junto con Siemens, la empresa de consultoría empresarial
McKinsey & Company, llevó a cabo un proyecto de investigación para averiguar lo que Alemania puede aprender de las medidas probadas y
adoptadas por otros países. El estudio está disponible sin costo en Internet en: www.siemens.com/future-of energy/publications.html
La Transición Energética en Alemania
115

La Innovación como Factor de Éxito

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