CONFIABILIDAD DEL SUMINISTRO ELÉCTRICO EN

ÁREAS RURALES DE PANAMÁ

Agapíto Barroso , Héctor Caballero, Gerald Carril

Maestría en Ingeniería Eléctrica – Sede Central – Universidad Tecnológica de Panamá

Resumen- El propósito de este trabajo es hacer un análisis de la confiabilidad del suministro eléctrico en áreas rurales de Panamá, ya
que la misma involucra parámetros físicos y técnicos que, de acuerdo a los reglamentos de las normas técnicas, debe cumplir con el
servicio de electricidad de una manera eficiente; la cual podemos mencionar la continuidad del servicio (número y duración de las
interrupciones), con el propósito de lograr una prestación del servicio eléctrico con niveles de satisfacción adecuados para los usuarios
finales, en especial a los que están ubicados en áreas rurales por ser sectores lejanos a los centros de despachos de las empresas
distribuidoras, caminos de difícil accesos y por tener una estructura eléctrica tipo radial, entre otros.

Palabras claves- Corriente de defecto, índice de factibilidad.

Abstract– The purpose of this paper is to make an analysis of the reliability of the electricity supply in rural areas of Panama, since it
involves physical and technical parameters that, according to the regulations of the technical standards, must comply with the electricity
service of an efficient way; which we can mention the continuity of the service (number and duration of interruptions), with the purpose
of achieving an electric service provision with adequate levels of satisfaction for the end users, especially those located in rural areas as
they are sectors distant to the dispatch centers of the distribution companies, roads difficult to access and to have a radial type electric
structure, among others.
Keywords– Defect current, feasibility index.

1-Introducción: empresas distribuidoras tienen poco interés de atender estas

áreas, ya que la inversión para estas estructuras eléctricas no se
En la mayoría de configuraciones de la estructura eléctrica, recupera a corto o medio plazo; es decir, presentan baja o
la línea está protegida por un interruptor de potencia o un ninguna rentabilidad.
Reconectador. Además, las líneas radiales (sectores rurales) se
protegen normalmente con fusibles. En base a lo ante mencionado, puedo darle la muestra del
recorrido realizado al circuito 34-24, Subestación Pesé, que va
Por otro lado, la estructura eléctrica radial se caracteriza por desde el distrito de Pesé en la provincia de Herrera hasta el
una sola fuente de alimentación, la cual por su simplicidad y distrito de Tonosí provincia de Los Santos.
facilidad que presentan pueden ser equipadas de protecciones
selectivas, en la cual presentan inconveniente que garantiza la Las comunidades más importe, la cual el citado circuito les
prestación del servicio de electricidad. suministra energía eléctrica:
Este trabajo se propone una metodología para establecer los • La Arenita
arreglos necesarios para minimizar las frecuencias y duración • Las Flores de Cabra
de las interrupciones en las áreas rurales de Panamá, para la cual • Los Olivos de La Villa
contemplaremos una solución viable, basado en: un estudio de • San Luis
coordinación de protecciones para minimizar las incidencias • Corozal, Bahía Honda, Espino Amarillo, El Hato y
que causan las afectaciones en la prestación del servicio de Llano Abajo
electricidad a los usuarios finales. • El pájaro, El Higo, El Cabatillo y El Calabazo
• Macaracas
2-Estado del problema:
• Llano de Piedra
La prestación del servicio de electricidad en las áreas rurales • La prieta
en Panamá, se caracterizan: por ser sectores apartados, caminos • La Tronosa
de difícil accesos, estructura eléctrica radial y bajo consumo de • Boca Quema
energía. Por otro lado, desde un punto de vista económico las • Bajo Bonito
 • Tonosí cantidad y la duración (frecuencia) de las interrupciones a los
• Guánico y Buenos Aires clientes.
• Barrones y Barriada Arenal
Artículo 20. Se registrarán todas las interrupciones del
A. Inspección: suministro eléctrico que afecten a los clientes, y las mismas se
dividirán en dos grupos.
• La distancia de la línea troncal (Pesé – Tonosí) es a) interrupciones permanentes: son aquellas interrupciones
aproximadamente de 95.5 km, en la cual en el cuya duración sea igual o mayor de tres (3) minutos.
kilómetro 40 se encontró el único Reconectador – b) interrupciones momentáneas: son aquellas interrupciones
Telecontrolado. Además, en el kilómetro 70 se observó cuya duración sea menor de tres (3) minutos e igual o mayor al
un banco Regulador; los demás son cuchillas. Ver periodo de tiempo del ciclo completo del recierre instantáneo,
diagrama unifilar. el cual se encuentra en el orden de los 20-40 ciclos.
• Todas las derivadas tienen como equipo de protección
fusibles. Artículo 21. Para el cálculo de los Indicadores Globales se
• El circuito suministra energía eléctrica a clientes 100% utilizarán sólo las Interrupciones permanentes. Para el cálculo
rural dispersa. de los Indicadores Individuales se utilizarán las Interrupciones
permanentes y las Interrupciones Momentáneas.

IX.2.2.1 Indicadores Globales

Artículo 22. Para las Interrupciones Permanentes y por

Área, se calcularán anualmente los índices siguientes:

SAIFI = Cantidad promedio de interrupciones por cliente, por

año, por área.
∑𝑛𝑖=1 𝑄𝑓𝑠𝑖
𝑆𝐴𝐼𝐹𝐼 =
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

SAIDI = Tiempo total promedio de interrupción por cliente,

por año, por área
∑𝑛𝑖=1 𝑄𝑓𝑠𝑖 × 𝑇𝑓𝑠𝑖
𝑆𝐴𝐼𝐷𝐼 =
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Donde,
Fig. 1. Ubicación geográfica del circuito 34-24, subestación Pesé

B. Normativa: Qfsi = Cantidad de clientes interrumpidos

Qtotal = Número total de clientes en el área
1) Resolución AN N°6001-elec de 13 de marzo de 2013 (anexo Tfsi = Duración de cada interrupción
b), ASEP n= número de interrupciones en el período

TABLA 1. METAS DE CUMPLIMIENTO PARA INDICADORES

IX.2.1 Clasificación de las áreas GLOBALES

Artículo 17. Los valores límites admisibles para los

Metas de cumplimiento
distintos indicadores controlados se discriminan en función de Área Rural Área Rural Área Área
la clasificación de las áreas siguiente: Indicador Dispersa Concentrada Suburbana Urbana
Área Urbana: son aquellos corregimientos que tienen más de
SAIFI 16/año 14/año 12/año 10/año
15,000 clientes. 43.8 26.3 15
Área Sub urbana: son aquellos corregimientos que tienen entre SAIDI horas/año 36.7 horas/año horas/año horas/año
15,000 y 5,000 clientes.
Área Rural Concentrada: son aquellos corregimientos que entre
4,999 y 2,000 clientes. IX.2.2.2 Indicadores Individuales por Cliente
Área Rural Dispersa: son aquellos corregimientos que menos
de 2,000 clientes. Artículo 25. Para las Interrupciones Permanentes, se
calcularán anualmente los índices o indicadores individuales
Artículo 18. La clasificación de las áreas para cada año se por cliente SAIFIcl y SAIDIcl, aplicados para cada cliente
determinará según la cantidad de clientes que tenga cada individual y de acuerdo al área donde se ubique:
corregimiento al día 15 de diciembre del año anterior. 𝑛

IX.2.2 Confiabilidad del suministro eléctrico 𝑆𝐴𝐼𝐹𝐼𝑐𝑙 = ∑ 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑢𝑝𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠

𝑖=1

Artículo 19. La calidad del servicio eléctrico, en lo que

respecta a la confiabilidad, se evaluará sobre la base de la
 𝑛
3 -Metodología:
𝑆𝐴𝐼𝐷𝐼𝑐𝑙 = ∑ 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜(𝑖)
𝑖=1 Es importante señalar que, contar con una metodología que
permita manejar la red eléctrica de forma ordenada
SAIFIcl = Cantidad de interrupciones por cliente, por año, por (coordinación de protecciones), segura y rápida, para el
área. diagnóstico de ubicación de fallas en el sistema de distribución.
SAIDIcl = Tiempo total de interrupción por cliente, por año, por Además, que establezca un arreglo para la operación en tiempo
área. real de las fallas, que les sirva como herramienta de apoyo a los
n = Cantidad de Interrupciones Permanentes. operadores de los centros de control para tomar decisiones.
Tiempo (i) = Duración en minutos/horas de la interrupción i-
esima.
TABLA 2. LÍMITES MÁXIMO QUE SE ESTABLECEN COMO METAS DE
CUMPLIMIENTO POR AÑO, POR CLIENTE.

Metas de cumplimiento por clientes por año

Área Rural Área Rural Área Área
Indicador Dispersa Concentrada Suburbana Urbana

SAIFIcl 16/año 14/año 12/año 10/año

15
SAIDIcl 43.8 horas/año 36.7 horas/año 26.3 horas/año horas/año

2) IEEE STANDARDS 1366ᵀᴹ-2003

4.2 Índices de interrupción sostenida

4.2.1 Índice de frecuencia de interrupción promedio del sistema

(SAIFI)

El índice de frecuencia de interrupción promedio del sistema Fig. 2. Metodología de análisis de la operación de protecciones
indica con qué frecuencia el cliente promedio experimenta una A. Determinación del conjunto de posibles lugares de falla:
interrupción sostenida durante un período de tiempo
predefinido. Matemáticamente, esto se da en la ecuación En esta primera fase se hace un análisis de la información
siguiente ecuación. de las protecciones, para identificar el total de los elementos del
sistema de distribución involucrados en la zona de la
∑ Índice de frecuencia de interrupción por usuario (Interrupciones-usuario-año)
𝑆𝐴𝐼𝐹𝐼 =
Número total de usuarios atendidos
interrupción, a partir de los cuales se determina el conjunto de
elementos donde pudo haber ocurrido la falla. Para esto se
Para calcular el índice, use la ecuación a continuación: utilizan dos criterios de discriminación; el primer criterio se
basa en la comparación de índices acumulativos generados a
∑ 𝑁𝑖 𝐶𝐼 partir de la información de zona de protección del relevador,
SAIFI = ≈ recerrador, interruptores monofásicos de potencia al vacío y
𝑁𝑇 𝑁𝑇
fusibles operando; el segundo criterio utiliza la información de
4.2.2 Índice de duración de interrupción promedio del sistema isla eléctrica, generada por un configurador de red.
(SAIDI)
B. Determinación de lugares de falla, en base de índice de
factibilidad:
Este índice indica la duración total de la interrupción para el
cliente promedio durante un período predefinido de hora. Es
comúnmente medido en minutos de cliente u horas de En esta fase de la metodología se lleva a cabo la
interrupción del cliente. Matemáticamente, este se da en la clasificación de la operación del relevador e interruptor,
siguiente ecuación: recerrador, interruptores monofásicos de potencia al vacío y
fusibles, que da lugar a la formación de un árbol de clasificación
∑ Índice de duración de interrupción por cliente (horas-usuario-año ) para cada uno de los elementos considerados como posibles
𝑆𝐴𝐼𝐷𝐼 =
Número total de usuarios atendidos lugares de falla en la fase anterior. La característica de esta
clasificación es que la estructura de los árboles formados
Para calcular el índice, use la siguiente ecuación: depende de la ubicación de la falla considerada.
Para determinar el elemento con mayor seguridad fallado,
∑ 𝑟𝑖 𝑁𝑖 𝐶𝑀𝐼
𝑆𝐴𝐼𝐷𝐼 = ≈ se determina un índice de factibilidad, que cuantifica el efecto
𝑁𝑇 𝑁𝑇 de los fallos de funcionamiento de los equipos de protección
antes mencionados para establecer el área de la interrupción
para cada una de las hipótesis de falla consideradas.
4 -Solución Propuesta:

La solución al trabajo propuesto se consideró la instalación

de un interruptor monofásico de potencia al vacío: capaz de
detectar, desconectar y eliminar una falla en medio ciclo,
conectado en serie con un fusible, evita la fusión de un fusible Fig. 5. Se observa especificaciones técnicas del interruptor monofásico de
durante fallas transitorias y opera en línea con bajas corrientes potencia al vacío.
de defecto (0.5 Amperios) Este equipo de protección se analizó
instalarlos en las derivadas más importantes de un circuito Desventajas de utilizar fusibles en la red eléctrica
radial en las áreas rurales de Panamá. ➢ Los fusibles se dañan a causa de las fallas, en el cual se
Por otro lado, con esta adecuación a la red radial, obtenemos incide en gastos de materiales.
los siguientes beneficios: ➢ Las brigadas necesitan tiempo para detectar la falla y
restablecer el suministro de electricidad, esta situación
➢ Reducir el número de clientes afectados por las provoca gastos de recursos (personal y transporte).
interrupciones. ➢ Los clientes conectados aguas debajo de la falla quedan sin
➢ Minimizar las frecuencias y duración de las interrupciones. el suministro eléctrico.
➢ Reducir penalidades por baja confiabilidad del suministro
eléctrico. TABLA N°3: LOS RETOS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE MEDIA
➢ Aumentar la confiabilidad de la red eléctrica. TENSIÓN (RED RADIAL) EN LAS ÁREAS RURALES DE PANAMÁ.

Principales
Retos en cuanto a la
Redes aéreas causas de Consecuencias
confiabilidad
fallas
Mucho tiempo en Baja confiabilidad
transporte, para (SAIDI, SAIFI
Red radial Vegetación trasladar las brigadas. etc.).
Kilómetros Mucho tiempo para Altos costos de
de líneas Animales encontrar la falla. operación
Baja Altos costos en
demanda de Comunicación reposición de los
energía. Rayos limitada equipos dañados.
Mucho tiempo en la
Caminos reposición del
deteriorados Vientos suministro eléctrico.
Características
Fig. 3. Se observa la configuración para la instalación de interruptor monofásico
de las fallas: a)
de potencia al vacío. Fallas
transitorias b)
Bajas
corrientes de
defecto.
Vandalismo y
contaminación

5- Resultados:
Información suministrada por la Autoridad de los Servicios
Públicos (ASEP), con relación al circuito 34-24, Subestación
Pesé.
La ASEP cuenta con una base de datos (Base Metodológica),
estos datos los suministran las distribuidoras cada mes del año,
Fig. 4. Se observa interruptor monofásico de potencia al vacío, conectado en una de las informaciones son los clientes totales de cada
serie con el fusible. circuito, las incidencias registradas en el mes, entre otras.
Para nuestro proyecto se estudió el año 2018, en la cual nos
suministraron la siguiente información:
➢ El circuito suministra energía a 7814 clientes rurales.
Además, cuenta con 628.93 km de líneas.
➢ SAIFI 11/año
➢ SAIDI 56.30 horas/año
Se puede observar que los resultados obtenidos de la Base
Metodológica, en este caso para área rural dispersa, el indicar
SAIDI está fuera del límite permito por la Regulación de ASEP
(Indicadores Globales).

Por otra parte, las principales causas de las incidencias del año
2018 fueron:
➢ Descarga atmosférica
➢ Animales
➢ Vegetación

A. Energía utilizada desde Llano de Piedra (ITC – Macaracas)

a Tonosí Fig. 6. Ejemplo explicativo del diagnóstico de ubicación de fallas

Datos:
6- Conclusiones:
878418 kWh (periodo en un mes)
Factor de carga estimado: 0.5 La metodología presentada proporciona una alta
Factor de potencia estimado: 0.9 confiabilidad con relación a la coordinación de protecciones en
Voltaje primario: 34.5 kV la red de Media Tensión (circuito radial) al momento de
Fórmula registrarse una falla, en la cual establece de forma rápida y
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 − ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 ∗ 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 segura de la reposición del suministro de electricidad, en este
𝑘𝑊ℎ =
1000 ∗ 𝐹𝐶 caso para los clientes finales en las áreas rurales de Panamá.
Es importante señalar que, la configuración propuesta a la
red eléctrica soluciona en gran medida en minimizar las
730 ∗ 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 frecuencias y duración de las interrupciones, ya que según
878418𝑘𝑊ℎ =
1000 ∗ 0.5 estudio científico el 80% de las fallas son transitorias.

Potencia = 601.66 kW
7-Bibliografía:
𝑘𝑊
𝐼=
1.73 ∗ 34.5 ∗ 𝑐𝑜𝑠 𝜃 [1] ASEP, «Resolución AN N°6001-elec-Anexo B,» Ciudad de Panamá, 2013.
[2] IEEE, «1366-IEEE Guide for Electric Power Distribution Reliability
601.66
𝐼= Indices, » 2003.
1.73 ∗ 34.5 ∗ 0.9 [3] SIEMENS, «Fusesaver y unidad de control remoto 3AD8-Catálogo HG
11.43,» 2015. [En línea]. Available:
I = 11.19 Amperios
https://w3.siemens.com/powerdistribution/global/SiteCollectionDocuments/en

B. Problema sobre el diagnóstico de ubicación de fallas /mv/outdoor-devices/fusesaver/Fusesaver_brochure_es.pdf.

Un diagnóstico de ubicación de fallas puede realizarse en dos

formas, a) local o b) centralizada. En forma local, el proceso se
efectúa dentro planta de subestaciones. En el caso centralizado,
el diagnóstico se lleva a cabo en los centros de control,
utilizando la información transmitida por los sistemas de
adquisición de datos.
Desde el punto de vista del operador, una falla en el sistema de
distribución se manifiesta mediante un conjunto de mensajes de
alarma señalizando la apertura de interruptores (incluyendo
reconectadores e interruptores de potencia al vacío) y la
operación de relevadores. Sobre estos parámetros, el operador
debe deducir el lugar preciso de la falla, identificar el elemento
dañado y determinar los elementos que pueden ser restaurados
en de forma inmediata. Para casos simples, en que la presencia
de una única falla provoca la operación de protecciones, se
requiere de razonamientos simples y directos. En cambio, si dos
o más fallas ocurren en un intervalo de tiempo muy corto, puede
ser complicado separar la información correspondiente a cada
evento, y no reconocer así la existencia de fallas diferentes.
Por otro lado, cuando ocurre fallos en las estaciones remotas del
sistema de adquisición de datos, que limitan aún más la
información disponible.