Analizan la vulnerabilidad de la red eléctrica chilena

La planificación y constante evaluación de las redes eléctricas en un país sísmico como Chile es fundamental para garantizar el funcionamiento de distintas infraestructuras críticas. Es decir, todos aquellos sistemas, instalaciones y activos que son esenciales para el funcionamiento de la sociedad.

De acuerdo al estudio “Optimización basada en datos para la planificación de redes eléctricas resistentes a sismos”, publicado en la revista Computers and Operations Research, “los terremotos se consideran una de las amenazas más críticas” para estos sistemas. De hecho, el terremoto de 2010 dejó al 93% de la población sin electricidad. 

Un grupo de investigadores creó un modelo matemático de optimización para identificar los puntos más críticos de la red eléctrica nacional, según la zona donde se ubican las fuentes sísmicas de subducción, ya que muchas de las subestaciones se encuentran en zonas de peligro sísmico.

Este modelo de optimización primero identifica los peores escenarios sísmicos para la red, utilizando para ello datos históricos de demanda eléctrica, de sismicidad en el país y de respuesta sísmica del sistema. Luego, optimizaron el sistema eléctrico chileno, identificando fallas críticas (vulnerabilidades) y dónde reubicar los Sistemas de Almacenamiento de Energía en Baterías (BESS, por sus siglas en inglés). Finalmente, verificaron la robustez de sus resultados con 20.000 escenarios sísmicos.

Invertir para mejorar la resiliencia

El modelo fue diseñado para que sus resultados sirvan para hacer recomendaciones de inversión para robustecer la red eléctrica. Más específicamente, los investigadores sugieren un esquema de dos etapas para robustecer el sistema: en primer lugar, aumentar la capacidad de las líneas de transmisión y, en una segunda etapa, reconsiderar la ubicación y la capacidad de los sistemas BESS, aquellos que almacenan energía y ayudan en la provisión de electricidad durante emergencias. 

Este equipo está formado por el ex investigador principal de CIGIDEN y actual rector UC, Juan Carlos de la Llera; Alfredo Oneto, Álvaro Lorca y Matías Negrete, de la Escuela de Ingeniería, además de Elisa Ferrario de CIGIDEN y Alan Poulos.

Esta investigación identifica y fortalece las partes más vulnerables de la red eléctrica ante terremotos, ayudando a mantener el suministro y proteger a la población. Al optimizar las inversiones en infraestructura, se mejora la resiliencia del sistema y se minimizan las pérdidas económicas en desastres.

A la pregunta, ¿cuáles son los principales desafíos que presenta la red chilena en términos de resiliencia ante terremotos? Juan Carlos de la Llera destaca que “más que un desafío, nos dimos cuenta que, simulando, la red tenía una redundancia importante. Entonces, a pesar de que podían fallar ciertos componentes del sistema, el efecto final sobre el funcionamiento del sistema eléctrico y sobre  la oferta de energía, no se notaba demasiado”. 

Por eso, luego de este estudio, los investigadores redirigieron sus esfuerzos para enfocarse “en un trabajo mucho más detallado sobre la fragilidad de las subestaciones eléctricas” y así entender si serán capaces de resistir los siguientes terremotos. Asimismo, este estudio podría repetirse para otras amenazas de origen natural.

Este 2025, una actualización de esta investigación se publicó en el journal Reliability Engineering & System Safety, con el artículo científico “Estimación de la fragilidad sísmica de subestaciones eléctricas teniendo en cuenta los daños en los componentes y las fallas por cortocircuito”.  El estudio fue liderado por el estudiante de magíster Nicolás Ahumada, en colaboración con los investigadores Juan Pablo Muñoz y Alan Poulos; el profesor del departamento de ingeniería Eléctrica UC Félix Rojas y Juan Carlos de la Llera.

Primero, los investigadores tomaron las subestaciones chilenas, examinando sus componentes físicos y sus conexiones eléctricas. Determinaron que cuatro arquetipos representan el 95% de las subestaciones chilenas.

Luego, pasaron a estudiar la fragilidad de los componentes (transformadores varios, switches, interruptores) mediante modelación numérica y siguiendo la normativa chilena, descubriendo que los catálogos internacionales subestiman la fragilidad de nuestros componentes eléctricos.

Teniendo lo anterior calculado, la investigación pasó a responder la gran pregunta: ¿con qué probabilidad nuestras subestaciones fallan ante un sismo? Aquí los investigadores determinaron que existen dos maneras.

La primera, es si hay una desconexión interna. Esto lo evaluaron calculando el comportamiento de los componentes ante terremotos, viendo si hubo desconexión en cada caso.

La segunda, y lo más innovador del trabajo, fue estimar los cortocircuitos -fallas eléctricas-. Para estimar la probabilidad de que ocurra un cortocircuito durante un terremoto, los investigadores calcularon la probabilidad de que el aislamiento eléctrico (ej. porcelana) se rompa y las líneas eléctricas entren en contacto.

Pérdidas económicas por apagones

En un estudio anterior, presentado en el año 2020, Juan Carlos de la Llera realizó otra investigación junto al investigador de CIGIDEN y doctor en Ciencias de la Computación, Mauricio Monsalve, en colaboración con otros científicos: “Estimación del impacto de los cortes de energía provocados por terremotos en diferentes sectores económicos de Chile”. 

Para evaluar este impacto, los investigadores simularon qué ocurriría con la red eléctrica ante tres terremotos de magnitud 8.5 en tres regiones del país. Los resultados muestran que la zona central es la más vulnerable económicamente, debido a su alta concentración de población e infraestructura crítica.

Estimaron las pérdidas económicas que puede tener Chile producto de apagones originados por terremotos -las que también se pueden replicar con otro tipo de amenazas naturales-. Se dieron cuenta que la vulnerabilidad de la red eléctrica chilena ante terremotos no solo afecta la infraestructura, sino que genera pérdidas económicas significativas. Según el estudio, se estima que los cortes de energía inducidos por estos sismos podrían representar hasta el 1.2% del PIB, afectando principalmente sectores estratégicos como la industria, los servicios y el comercio.

“Las pérdidas económicas son el reflejo de la actividad de la sociedad. Cuando se habla de pérdidas económicas, hablamos sobre cuáles son las necesidades fundamentales de las personas”, afirmó Mauricio Monsalve.  De acuerdo al investigador, comprender cómo funciona el sistema económico ayuda a entender cuáles son los puntos débiles del resto de los sistemas en relación a la red eléctrica, ya que “ayuda a apreciar cómo se afecta el funcionamiento de la sociedad cuando hay apagones”.

Entre los sectores más afectados, destacan la manufactura y comercio, que sufren pérdidas inmediatas por la interrupción de operaciones. También destacan los servicios esenciales como los hospitales – los cuales cuentan con una autonomía energética limitada- y la educación, donde los cortes comprometen la atención a la población.

Además, el estudio advierte que el análisis del impacto en la primera hora posterior al sismo subestima las pérdidas reales, ya que la recuperación completa del sistema puede tardar días o semanas. Estos hallazgos refuerzan la necesidad de fortalecer la infraestructura eléctrica y optimizar los planes de contingencia para reducir el impacto económico de futuros desastres.

Tomando en cuenta los apagones de agosto del año 2024 -por viento- y del 25 de febrero de 2025, es importante repensar en un posible escenario de pérdida del servicio eléctrico en un contexto de desastre. “El error humano es parte de los errores que tiene la red en general y es considerado en su planificación, pero esto nos hace ver que estos sistemas son menos resilientes de lo que pensamos. Por ejemplo, una emergencia ocurrida por un eventual terremoto empuja a tomar decisiones en el momento, lo que puede llevar a cometer errores”, recalcó el científico, añadiendo que “siempre pueden ocurrir fallas que imposibiliten la recuperación inmediata del sistema”.