Necesario, modelo matemático para optimizar el consumo eléctrico de la red del STC metro

20 de Octubre de 2017

Necesario, modelo matemático para optimizar el consumo eléctrico de la red del STC metro



* Sin mediciones precisas del comportamiento de los trenes y de la población que transporta, difícil mejorar el sistema

Si bien es altamente recomendable formular un modelo matemático de optimización para hacer eficiente el consumo de energía eléctrica en la red del Sistema de Transporte Colectivo (STC) Metro de la Ciudad de México y reducir el costo de facturación, en este momento no es posible pues “se carece de datos y de un estudio del comportamiento estocástico”, señaló el doctor Francisco Javier Zaragoza Martínez.

El profesor-investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) afirmó que la falta de información o de acceso a datos públicos imposibilita la solución de cualquier tipo de problema para ese medio de transporte, pues si no se cuenta con infraestructura para obtener mediciones será muy complicado determinar qué se puede hacer para mejorar.

Al impartir la conferencia magistral Horarios de trenes con consumo óptimo de energía, en el marco del Congreso Internacional de Energía 2017 (CIE-2017), el doctor en Combinatoria y Optimización por la Universidad de Waterloo, Canadá, planteó la necesidad de que este medio de transporte realice evaluaciones precisas respecto del comportamiento de los trenes y la población que transporta.

Zaragoza Martínez consideró preciso evaluar la frecuencia del servicio y de los arribos a las estaciones en sus diversos horarios –tanto en las horas pico como en las de menor afluencia de pasaje–, así como el consumo de energía y el comportamiento de los usuarios, entre otros, para crear modelos matemáticos a fin de alcanzar soluciones a necesidades específicas.

En la actividad realizada en el Centro de Educación Continua “Eugenio Méndez Docurro” y organizada por la UAM, el Instituto Politécnico Nacional (IPN) y la Academia Mexicana de Energía, explicó el trabajo con el cual fue acreedor en el 2015 al primer lugar en la categoría de Optimización Discreta del concurso Discrete Optimization Challenge, convocado por la Friedrich Alexander Universität Erlangen-Núremberg, Alemania.

La optimización discreta es un área de convergencia entre las matemáticas y la computación que permite establecer una mejor estrategia para el consumo de recursos naturales o personales en la búsqueda de soluciones factibles a problemas que pueden presentarse en diversos campos de las actividades productivas humanas.

El académico del Departamento de Sistemas de la Unidad Azcapotzalco de la UAM realizó –junto con los entonces alumnos del Posgrado en Optimización de la referida sede académica, ingenieros en Computación Rodrigo Alexander Castro Campos, Sergio Luis Pérez Pérez y Gualberto Vázquez Casas– la formulación de un modelo matemático de programación entera mixta lineal con algunas restricciones lineales y variables continuas y discretas, empleando el software Gurobi y algoritmos relacionados al método simplex.

El modelo –factible a ser replicable en sistemas ferroviarios de otras urbes que tengan datos del funcionamiento– contribuyó a explicar y resolver la incógnita de cómo sería posible hacer más eficiente el consumo de energía eléctrica de la red de trenes de varias ciudades alemanas para reducir el pago de la facturación con un considerable ahorro –superior a 25 por ciento– para los dueños de la empresa Deutsche Bahn (DB), que se tradujo en cientos de millones de euros.

El transporte ferroviario es el mayor consumidor individual de energía eléctrica en Alemania, pues equivale a dos por ciento del uso total de energía de ese país, lo que es equiparable con el consumo de la ciudad de Berlín.

Los contratos eléctricos de los grandes consumidores incorporan un componente en el precio que depende de la máxima cantidad de energía consumida durante un periodo de cobro; es decir, también están relacionados con la distribución en el tiempo del uso de la energía, componente que supone cerca de 20 por ciento de la facturación eléctrica.

El doctor Zaragoza Martínez explicó que el objetivo del certamen fue resolver una serie de diez problemas planteados por la universidad alemana en diversas ciudades para reducir el pago en el consumo de energía eléctrica adquirida a otra empresa para el funcionamiento del sistema de la red ferroviaria.

Entre otras medidas se consideró la posibilidad de cambiar los horarios de los trenes para resolver los altos consumos de energía de las horas pico, cuyo costo es mayor que durante el consumo de fluido regular, discrecionando múltiples salidas, así como sincronizando trenes que aceleran con aquellos que frenan para aprovechar la energía que se produce en el frenado, a fin de proponer los nuevos horarios y sincronizaciones con los otros convoyes.