APLICACIÓN DEL MÉTODO DELPHI CON ENFOQUE DIFUSO PARA SELECCIONAR ALTERNATIVAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA - ESTUDIO DE CASO DE SEIS MUNICIPIOS NO INTERCONECTADOS DE COLOMBIA MARÍA CAMILA MONSALVE CAMARGO MARÍA ALEJANDRA NOBZA VILLARREAL UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS ESCUELA DE ESTUDIOS INDUSTRIALES Y EMPRESARIALES BUCARAMANGA 2016 APLICACIÓN DEL MÉTODO DELPHI CON ENFOQUE DIFUSO PARA SELECCIONAR ALTERNATIVAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA - ESTUDIO DE CASO DE SEIS MUNICIPIOS NO INTERCONECTADOS DE COLOMBIA MARÍA CAMILA MONSALVE CAMARGO MARÍA ALEJANDRA NOBZA VILLARREAL Proyecto de grado presentado como requisito para optar el título de Ingeniero Industrial Director: JAIME ALBERTO CAMACHO PICO Ingeniero Industrial, Ph.D Codirectores: ANA MARÍA ROSSO CERÓN Ingeniera Química HENRY LAMOS DÍAZ Físico Matemática, Ph.D UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS ESCUELA DE ESTUDIOS INDUSTRIALES Y EMPRESARIALES BUCARAMANGA 2016 3 4 5 DEDICATORIA A Dios por hacer este sueño posible. A nuestros padres y hermanos por su amor, confianza y apoyo. Y a todos aquellos que nos ayudaron en este proceso. María Alejandra y María Camila 6 AGRADECIMIENTOS A los profesores Jaime Alberto Camacho y Henry Lamos por compartir sus conocimientos y guiarnos en la realización de este proyecto. A Ana María Rosso por su paciencia, esmero y sus deseos por investigar. A los Funcionarios de la IPSE y UPME, Profesores de la UIS y Empresarios del sector energético por su aporte y colaboración en la realización de este proyecto. A la Escuela de Estudios Industriales Empresariales por contribuir a nuestra formación profesional 7 CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 17 1. GENERALIDADES DEL PROYECTO ............................................................... 19 2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ................................................................... 21 3. OBJETIVOS ....................................................................................................... 23 3.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 23 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 23 4. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 24 4.1 ZONAS NO INTERCONECTADAS (ZNI)......................................................... 24 4.1.1 Casos de estudio. ......................................................................................... 26 4.2 SUSTENTABILIDAD ........................................................................................ 27 4.2.1. Sustentabilidad Ambiental. ........................................................................... 28 4.2.2. Sustentabilidad Social. ................................................................................. 28 4.2.3. Sustentabilidad Económica. ......................................................................... 29 4.2.4. Sustentabilidad Tecnológica. ....................................................................... 29 4.3 TECNOLOGÍAS Y FUENTES DE ENERGÍA A CONSIDERAR EN EL ESTUDIO ............................................................................................................... 30 4.3.1. Energía Solar. .............................................................................................. 31 4.3.2. Energía Eólica. ............................................................................................. 33 4.3.3. Biomasa. ...................................................................................................... 35 4.3.4. Energía Hidráulica. ...................................................................................... 37 4.3.5. Tecnología grupos electrógenos. ................................................................. 39 4.4 METODOLOGÍA DELPHI CON ENFOQUE DIFUSO ...................................... 40 4.4.1 Método Delphi. .............................................................................................. 40 4.4.2 Lógica Difusa. ............................................................................................... 45 8 4.4.3 Enfoque difuso del método Delphi. ............................................................... 47 5. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................... 49 5.1. REVISIÓN DE LA LITERATURA PARA LA SELECCIÓN DE LOS INDICADORES DE LOS CRITERIOS AMBIENTAL, ECONÓMICO TECNLÓGICO Y SOCIAL .............................................................................................................. 51 5.1.1 Revisión de la literatura de artículos y tesis del sector energético ................ 51 5.1.2 Selección de los indicadores de los criterios tecnológico, social, económico y ambiental ............................................................................................................... 61 5.2 APLICACIÓN DEL MÉTODO DELPHI PARA EL LEVANTAMIENTO DE LA INFORMACIÓN ..................................................................................................... 79 5.2.1 Selección de expertos ................................................................................... 80 5.2.2 Elaboración de los cuestionarios .................................................................. 82 5.2.3 Lanzamiento de la segunda vuelta ............................................................... 84 5.3 METODOLOGÍA LÓGICA DIFUSA PARA LA EVALUACIÓN DE LOS CRITERIOS Y SELECCIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE GENERACIÓN DE ENERGÍA EN LAS ZNI .......................................................................................... 87 5.3.1 Evaluación de los criterios ambientales, económicos, tecnológicos y sociales ............................................................................................................................... 88 5.3.2 Asignar un valor escalado a las alternativas según el consenso generalizado de los expertos ....................................................................................................... 97 5.3.3 Sistema de inferencia difusa ....................................................................... 105 5.3.4 Resultados: Presentación, análisis, discusión y principales conclusiones .. 112 6. CONCLUSIONES ............................................................................................ 118 7. RECOMENDACIONES .................................................................................... 120 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 121 ANEXOS .............................................................................................................. 121 9 LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Mapa de zonas interconectadas y zonas no interconectadas ................. 25 Figura 2. Esquema transversal de un sistema hidroeléctrico a filo de agua .......... 38 Figura 3. Esquema global del proceso Delphi ....................................................... 45 Figura 4. Funciones de Pertenencia Lógica Fuzzy ................................................ 46 Figura 5. Esquema general del diseño metodológico ............................................ 50 Figura 6. Proceso de selección de sub criterios..................................................... 51 Figura 7. Jerarquía de los criterios de Violeta Parodi ............................................ 59 Figura 8. Histograma Indicadores ambientales ...................................................... 62 Figura 9. Histograma Indicadores económicos ...................................................... 62 Figura 10. Histograma Indicadores Tecnológicos. ................................................. 63 Figura 11. Histograma Indicadores Sociales. ........................................................ 63 Figura 12. Preselección de los sub criterios .......................................................... 65 Figura 13. Mapa jerárquico .................................................................................... 83 Figura 14. Análisis de deviación estándar para la alternativa solar ....................... 86 Figura 15. Pasos para el desarrollo de la metodología .......................................... 88 Figura 16. Matriz de Opinión para la Alternativa Solar en la Zona 1 ...................... 89 Figura 17. Matriz de juicios normalizada ................................................................ 89 Figura 18. Criterios de los expertos para la Alternativa Solar en la Zona Insular... 96 Figura 19. Criterio ambiental de los expertos para cada alternativa de la Zona Insular .................................................................................................................... 96 Figura 20. Intersección entre dos opiniones .......................................................... 98 Figura 21. Matriz de acuerdo ................................................................................. 98 Figura 22. Ventana mostrando resultados de la corrida del Software para el criterio ambiental en la Zona 1. ....................................................................................... 103 10