ALTA TENSIÓN
Grupo 84 · ICS1113 Optimización · Presentación Final

Reposición eléctrica tras el desastre

Un modelo de optimización que decide cómo abastecer una región a oscuras, al menor costo social y operativo posible.

Grupo 84 Logística post-desastre Modelo MIP · Gurobi

Josefa Riera · Benjamín Lundstedt · Xavier Cacho · Magdalena Icaza · Matthew Watson · Edmundo Teuber · Bastián Pérez

AGOSTO
Contexto · Agosto 2024

3 pacientes fallecidos

El megacorte evidenció la vulnerabilidad extrema del sistema: la desatención logística cobró vidas humanas, demostrando que el verdadero costo del desabastecimiento es vital, no solo económico.

Fuente: "Tres pacientes electrodependientes murieron en megacortes de agosto" (BioBíoChile, 2024).

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
APAGÓN
El problema

Servicio eléctrico tras un desastre natural

Cuando un desastre natural azota una zona, deja gran parte del servicio eléctrico inoperativo.

Servicio eléctrico

Las consecuencias

Multas que corren
Clientes sin luz
Electrodependientes
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
El tomador de decisión

La distribuidora de energía decide, día a día

01 · Quién decide
La distribuidora de energía
02 · Qué decide · las variables
Inventario
Flota
Personal
Compras de emergencia
03 · Objetivo

Minimizar el costo total del sistema

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Modelación · 1 de 4

Conjuntos y parámetros

Conjuntos · 6 dimensiones

IMateriales críticos y repuestos
WBodegas disponibles
ZZonas / comunas afectadas
ZedSubconjunto Zed⊆Z: comunas con registro de electrodependencia
VVehículos de la flota
TDías del horizonte de planificación

Parámetros · datos de entrada (≈24)

Demanda y nivel de servicio
CDiz demanda MUizt multa unitaria Tdp plazo legal
Personal técnico
PNi técnicos/ítem PDw disponibles Sw sueldo
Capacidades y físicos
Pi peso Vui volumen CPv cap. peso CVv cap. vol. veh. CVw cap. bodega SIiw inv. inicial Gw generadores
Costos unitarios
Cit compra emerg. CFVv fijo viaje CVVv variable/km GFwz envío gen. GV uso gen. Riw almacenaje
Presupuesto y logística
PI presup. inicial At aporte diario Dwz distancia Bvw bodega base M cota «Big-M»
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Modelación · 2 de 4

Variables de decisión: lo que el modelo decide

Binarias∈ {0, 1}
ywzvtRuta.
egwzvtEnvío de generador.
gtzGenerador encendido.
biwzvtActivación de carga.
Enteras∈ ℕ₀
xiwzvtDespacho.
twzvtTécnicos.
ciwtCompra.
siwtInventario.
diztDéficit.
Continua∈ ℝ₊
ptPresupuesto.
Tamaño de la instancia 190.645
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Modelación · 3 de 4

Función objetivo: seis costos, una cifra

Minimizar el costo total
mín CT = CE + CM + CV + CS + CA + CG
Horizonte 7 días
CECompras de emergencia
Σw,t,iCit · ciwt
CMMultas por déficit
Σt,i,zdizt · MUizt
CVVehículos: fijo + km
Σw,t,v,z(CFVv + 2·CVVv·Dwz) · ywzvt
CSSueldos en terreno
Σw,t,v,zSw · twzvt
CAAlmacenaje en bodegas
Σt,w,iRiw · siwt
CGGeneradores: envío + uso
Σw,t,v,zGFwz·egwzvt + Σt,zGV·gtz
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Modelación · 4 de 4

Restricciones, agrupadas por familia

Envío de vehículos5
Capacidad de pesoΣ P·x ≤ CPv·y
Capacidad de volumenΣ V·x ≤ CVv·y
Solo desde su bodegay ≤ Bvw
Un viaje por díaΣ y ≤ 1
Activa la cargax ≤ M·b
Balances dinámicos4
Inventariost = st-1 + c − Σx
Presupuestopt = pt-1 + A − ΣC·c
Déficit acumuladodt ≥ dt-1Σx
Cabe en bodegaΣ V·s ≤ CVw
Generadores4
Requiere vehículoeg ≤ y
Máx. 1 por zonaΣ eg ≤ 1
Stock de la bodegaΣ eg ≤ Gw
Encendido continuoΣ eg ≥ gt−gt-1
Personal en terreno3
Técnicos según cargat ≥ PNi·b
Cupo por vehículot ≤ PDw·y
Cuadrillas disponiblesΣ t ≤ PDw
Prioridad electrodependientesLey 21.304 · κ = 2,5
dizt ≤ CDiz · gtz

En las 11 comunas Zed, un generador desplegado desde el día 1 acota el déficit a cero antes del plazo legal Tdp. Se atienden primero, siempre.

5 familias · 213.326 restricciones en la instancia
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
RM
La instancia

Una instancia real: la RM tras el temporal

El escenario base

Sistema frontal de agosto 2024 sobre la concesión de Enel en la Región Metropolitana: cortes masivos extendidos y un grave daño a la red de media y baja tensión.

Horizonte: 7 días

El plazo en que históricamente se restableció el 95% del suministro tras eventos de impacto similar.

Tesorería de emergencia

$5.000 M iniciales y $500 M diarios. Toda compra operativa se topa a este presupuesto dinámico.

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
La instancia · datos y fuentes

De la realidad a los datos: 3 pilares

Fuentes públicas reales consolidadas en 10 datasets relacionales que alimentan el modelo.

1. Demanda y Daño
0Comunas afectadas
0Zonas electrodependientes
FuentesReportes de la SEC y comunicados de prensa Enel.
2. Recursos Físicos
0Materiales críticos
0Vehículos en 3 bodegas
FuentesListas de Tecnored, Nexans y catálogo SK Rental.
3. Logística y Costos
0Rutas reales medidas
0Días de horizonte
FuentesAPI OpenRouteService y marco normativo SEC.
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La instancia · estimación de la demanda

De qué incidente sale cada demanda

Demanda de material por comuna
Demandai = Basei · (Población / 100.000) · Factor de daño

El daño de cada comuna se aproximó con reportes públicos de la SEC y comunicados de prensa del temporal de agosto 2024.

Daño alto
1,0
Daño medio
0,5
Daño bajo
0,2

Alto: Maipú, Quilicura, Cerro Navia, Lampa, Pudahuel · Medio: La Cisterna, San Ramón, Til Til · Bajo: Cerrillos.

11 comunas electrodependientes (Zed)

Población > 150.000 + alta densidad de adultos mayores.

Ley 21.304 "Lucas Riquelme": para quien depende de un equipo médico, la luz no es negociable.

Por eso reciben prioridad y multa agravada (κ = 2,5)
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La instancia · recursos físicos

Con qué se responde en terreno

3 centros de distribución · sueldo jornada $70.000
CD Pudahuel
250Técnicos
20Generadores
Volumen 2.200 m³ 37% stock
CD Macul
250Técnicos
15Generadores
Volumen 1.500 m³ 33% stock
CD Lampa
200Técnicos
15Generadores
Volumen 1.800 m³ 30% stock
Flota: 16 vehículos en 3 categorías
6
Grúa pluma
Capacidad: 12 t
$300k /día
500 $/km
5
Plataforma plana
Capacidad: 20 t
$200k /día
400 $/km
5
Pick-up 4×4
Capacidad: 1 t
$50–115k /día
200 $/km
7 materiales críticos · limitados por peso/volumen
Poste hormigón 11,5 m Transformador 50 kVA Transformador 150 kVA Cable MT 15 kV Cable BT preensamblado Kit de ferretería Conjunto de protección MT
Inventario inicial = 25% de la demanda del horizonte, repartido proporcional al tamaño de cada bodega (21 asignaciones).
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La instancia · estimación de datos

De qué fórmula sale cada número

Cit Precio spot de emergencia
Cit = PNi · (1 + SPi/100) · (1 0,05·(t1))
D1D2D3D4D5D6D7
decae lineal · máx. día 1 100% → día 7 70%
PNiPrecio de lista del proveedor (Tecnored · Volkron · Nexans).
SPiSobreprecio inicial: la escasez es máxima el día 1.
−5%/dEl spot baja 5% por día al reactivarse el suministro.
MU Multa por unidad en déficit
MUizt = µbasei · β(t−1) · κz
ancla:  µbasei = γ · Ciem,1 / Σt β(t−1)
D1D2D3D4D5D6D7
crece convexa · día 1 ×1 → día 7 ×7,5
β = 1,40Escalamiento convexo diario: la multa se duplica cada ~2 días sin servicio.
γ = 2,0Anclaje: abandonar una unidad cuesta 2× reponerla (caso Enel, SEC).
κz = 2,5Multiplicador en zonas electrodependientes Zed (e.o.c. 1,0).
Calibración anclada al marco de sanciones SEC · caso Enel 280.000 UTM ≈ $8.200 M
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Resultados · valor objetivo

El plan óptimo en una cifra

$0

millones de pesos: el costo total del plan de reposición.

Cobertura 100% GAP 0,98% 190.645 variables
98% EN DOS RUBROS
Compras 89,9% Multas 8,4% Operación 1,7%
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Resultados · operación

El servicio vuelve, y rápido

0Cobertura final, 7 materiales
0Viajes en 5 días
0Rutas diarias, flota a tope
0Millones/día en compras, días 1 y 2

Déficit total relativo · día 1 = 100%

100%
58%
30%
12%
4%
D1D2D3D4D5
La flota opera a tope los 3 días críticos, luego baja su intensidad.
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Validación

¿Por qué creerle a la solución?

0
Restricciones violadas

Respeta la física del problema: vehículos, bodegas y personas.

Asignación equitativa

Sigue perfectamente el daño territorial (Maipú, Quilicura).

0,9%
GAP de optimalidad

Extremadamente cerca del óptimo matemático demostrable.

El modelo no solo es barato: prefiere reponer antes que pagar multas, el comportamiento exacto que se busca en un desastre.
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Análisis de sensibilidad · 1 de 2

Tres parámetros, distintos impactos

Variables financieras: Mueven el costo, pero el servicio sigue al 100%
Precios de emergencia
Variación lineal
+50%
+44% $
-50%
-44% $
Inventario inicial
Sustitución 1 a 1
+50%
-16% $
-50%
+16% $
Variable operativa: Controla el nivel de servicio
Multas por déficit

Apenas tocan el costo total (varía solo ±5%), pero mandan completamente en el nivel de cobertura del sistema.

Si bajan un -50%
Alerta
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Análisis de sensibilidad · 2 de 2

La multa es la palanca del servicio

Si las multas bajan 50%, a la empresa le sale a cuenta pagar en vez de reponer. La cobertura global colapsa:

CASO BASE
100%
MULTAS -50%
59%
Blindaje de lo vital

Aun en crisis, las 11 comunas electrodependientes se atienden al 100%. La Ley 21.304 funciona.

Alineamiento de incentivos

La multa internaliza el costo social. Bien calibrada, alinea el óptimo de la empresa con el de las personas.

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Conclusiones

Qué aprendimos, qué recomendamos

1

Reponer domina al déficit

Sale más barato reponer que pagar multas. Por eso el plan llega al 100% de cobertura y las multas solo pesan un 8% del presupuesto total.

2

Calibrar las multas es la clave

Es la variable operativa que define el servicio. Subestimarlas hace que el sistema colapse y a la empresa le convenga no actuar.

3

Lo vital queda protegido

El factor electrodependiente asegura que estas zonas se atiendan primero, incluso cuando el sistema está bajo alto estrés de recursos.

Recomendación de Política Pública
Usar la multa no solo como castigo, sino como el principal instrumento para forzar que la decisión racional de la empresa sea la decisión socialmente óptima.
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
GRACIAS
Grupo 84 · ICS1113 Optimización

¿Preguntas?

Gracias por su atención. Quedamos atentos a sus preguntas.

Josefa Riera · Benjamín Lundstedt · Xavier Cacho · Magdalena Icaza · Matthew Watson · Edmundo Teuber · Bastián Pérez

ANEXOS
Material de respaldo

Anexos

Recursos complementarios para la ronda de preguntas: supuestos, nomenclatura, detalle de resolución y fuentes.

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo A · supuestos

Supuestos clave del modelo

Horizonte y discretización

7 días, decisiones diarias. Cada vehículo realiza a lo más un viaje por día.

Determinístico

Demanda, daño y costos son conocidos al inicio: no hay incertidumbre estocástica.

Viajes de ida y vuelta

Cada ruta bodega→zona se cobra ida y vuelta (factor 2 sobre la distancia Dwz).

Presupuesto dinámico

$5.000 M iniciales + $500 M diarios; las compras de emergencia se topan a la caja disponible.

Prioridad electrodependiente

11 comunas Zed con multa agravada κ = 2,5 (Ley 21.304); se atienden primero.

Spot decreciente / multa convexa

El precio de emergencia baja 5%/día; la multa crece convexa (β = 1,40) por día sin servicio.

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo B · nomenclatura

Glosario de símbolos

Conjuntos

IMateriales críticos
WBodegas / centros de distribución
ZZonas o comunas afectadas
ZedComunas electrodependientes ⊆ Z
VVehículos de la flota
TDías del horizonte

Variables principales

xiwzvtDespacho del material i
ywzvtRuta activa (binaria)
ciwtCompra de emergencia
siwtInventario en bodega
diztDéficit no atendido
gtzGenerador encendido en zona
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo C · resolución

Detalle de resolución (MIP)

190.645Variables de decisión
213.326Restricciones
0,98%GAP de optimalidad
Solver

Gurobi (branch & cut). Modelo formulado en Python con la API de Gurobi.

Estructura

MIP: variables binarias (rutas, generadores, activación) + enteras (despacho, técnicos, inventario) + continua (presupuesto).

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Anexo D · fuentes

Fuentes y datos

Demanda y daño

Reportes públicos de la SEC y comunicados de prensa de Enel sobre el temporal de agosto 2024.

Recursos físicos

Listas de precios de Tecnored, Nexans, Volkron y catálogo de generadores SK Rental.

Logística y costos

Distancias vía API OpenRouteService y marco de sanciones SEC (caso Enel 280.000 UTM).

10 datasets relacionales · 33 comunas · 11 electrodependientes
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Anexo E · costos

Desglose del costo total

$2.474 M Costo total del plan óptimo
Compras de emergencia
$2.224 M · 89,9%
Multas por déficit
$208 M · 8,4%
Operación (CV·CS·CA·CG)
$42 M · 1,7%

La compra de material domina el costo: el modelo prefiere reponer antes que asumir multas, y la operación logística pesa menos del 2%.

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo F · dinámica diaria

Cómo evoluciona el plan, día a día

Compras de emergencia por día (M$)
D1D2D3D4D5D6D7
Pico días 1-2 ($1.040 M/día) y caída fuerte al reactivarse el spot.
Déficit total relativo (%) · D1 = 100%
D1D2D3D4D5
100% → 58% → 30% → 12% → 4%: cobertura casi total al día 5.
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo G · sensibilidad

Sensibilidad parámetro por parámetro

Parámetro Variación Δ Costo total Cobertura
Precios de emergencia +50% +44% 100%
Precios de emergencia −50% −44% 100%
Inventario inicial +50% −16% 100%
Inventario inicial −50% +16% 100%
Multas por déficit −50% −5% 59% ⚠
Multas por déficit +50% +5% 100%

Los precios mueven el costo pero no el servicio; la multa apenas toca el costo (±5%) y sin embargo manda en la cobertura: bajarla 50% colapsa el servicio al 59%.

Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo H · resultados oficiales

Desglose del costo total del plan

Desglose de costos del plan de reposición eléctrica
CE $2,2243 MM (89,9%) · CM $0,2087 MM (8,4%) · operación < 2%
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo I · resultados oficiales

Costos incurridos por día

Desglose de costos incurridos por día
Gasto concentrado en D1-D2 ($1,047 + $1,033 MM) · nulo desde D6
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo J · resultados oficiales

Evolución de la demanda insatisfecha

Evolución del déficit total por día y material
Déficit total: 710 → 339 → 119 → 17 → 0 unidades · cero desde el día 5
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo K · resultados oficiales

Prioridad electrodependiente

Déficit acumulado según tipo de zona: electrodependiente vs no electrodependiente
Las zonas Z_ed bajan más rápido: déficit casi nulo al día 3 (T_ed,máx = 1)
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM
Anexo L · resultados oficiales

Recorridos de la flota y uso de capacidad

Recorridos por vehículo y porcentaje de carga utilizada, días 1 a 4
16 viajes/día (D1-D3) y 13 (D4) · flota cerca del límite de peso/volumen
Grupo 84 · Reposición eléctrica RM