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Este artículo enfatiza que los supuestos fundamentales que
subyacen a la arquitectura de red eléctrica
están en constante evolución.
última década se han desarrollado gráficos heterofuncionales y se han aplicado más recientemente a la infraestructura
interdependiente de ciudades inteligentes.

¿Qué son los gráficos heterofuncionales?
Los gráficos heterofuncionales son gráficos o redes que describen de forma explícita la heterogeneidad de la función que
se encuentra en muchos sistemas en red, incluidos los sistemas de infraestructura interdependientes. Esencialmente,
proporcionan una nueva base ontológica o vocabulario para
modelar sistemas de ingeniería heterogéneos. Por un lado,
provienen de conceptos de la MBSE para abordar la heterogeneidad de los sistemas de infraestructura interdependientes; por otro, adquieren su naturaleza cuantitativa de las
matemáticas formales de la teoría de gráficos.
El gráfico 7 (a) muestra una pequeña red que representa
un sistema de infraestructura múltiple. Los cuatro nodos
representan una instalación de tratamiento de agua, un panel
solar fotovoltaico (FV), una casa y un estacionamiento en un
lugar de trabajo. Estos nodos están conectados por líneas de
energía, una tubería de agua y una carretera. Los nodos del
gráfico presentados en el gráfico 7 (a) no se diferencian matemáticamente sobre la base de las funciones de las cuatro fuentes en el sistema. Al contrario, los gráficos heterofuncionales
[gráfico 7 (b)] se diferencian de los gráficos convencionales,
ya que introducen una nueva ontología. Más específicamente,
los nodos y los límites del gráfico ya no son fuentes físicas.
En cambio, los nodos (representados por }1 -}11) del gráfico heterofuncional son capacidades del sistema, y los límites dirigidos representan sus acoplamientos secuenciales (es
decir, la entrada de una capacidad sigue a la salida de otra).
Aquí, las capacidades del sistema se definen como
el mapeo de una función del sistema en el formulario del
sistema. Con esto, se crea un nuevo marco. Por ejemplo, en
lugar de representarse como un solo nodo, la casa ahora está
representada por tres capacidades (mostradas como capacidades }3, }4, y }5). Del mismo modo, los límites de la red
tradicional, en el gráfico 7(a) (p. ej., la línea de energía desde
el panel solar hasta la casa) también se expresan como capacidades. La línea energética de la fuente física transporta
energía del panel solar a la casa. El nodo }9, por lo tanto,
representa la capacidad "la línea energética transporta energía desde el panel solar hasta la casa".
Luego, las capacidades del sistema se acoplan de forma
secuencial para describir cómo los operandos pueden
moverse a través del sistema. Todos los pares de capacidades
ordenados factibles (p. ej., }1, }7) se pueden organizar en un
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gráfico o red heterofuncional. Este acoplamiento secuencial
se adhiere a las leyes de continuidad física y a la arquitectura
de referencia del sistema. Por ejemplo, dos capacidades preceden a la capacidad }3, "la casa consume agua". Primero,
el agua necesita ser transportada desde la instalación de tratamiento de agua hasta la casa con capacidad }7 . Segundo,
la energía eléctrica necesita ser transportada desde el panel
solar hasta la casa con capacidad }9 .
En los gráficos tradicionales, los límites pueden estar
dirigidos en una dirección o no dirigidos en dos direcciones.
Esta diferencia se explica en los gráficos heterofuncionales
con una o dos capacidades de transporte, respectivamente.
El límite del gráfico no dirigido realiza dos funciones: transporte desde la casa hasta el lugar de trabajo y transporte
desde el lugar de trabajo a la casa.
El ejemplo sirve para demostrar la capacidad que tienen
los gráficos heterofuncionales para modelar y diferenciar
explícitamente entre funciones en el sistema. Mientras
que los gráficos tradicionales usan una base ontológica (o
vocabulario de modelado) solo con nodos y límites, los
gráficos heterofuncionales usan una que identifica fuentes,
funciones, su mapeo para formar capacidades y secuencias
de capacidades. Esta nueva base ontológica es de particular importancia para la transformación de la arquitectura de
la red eléctrica. Ahora, dado que los dispositivos de la eIoT
se integran en la periferia de la red para cumplir funciones
en múltiples infraestructuras, su heterofuncionalidad puede
modelarse de forma explícita y cuantitativa. Como consecuencia, y por primera vez, la transformación de la arquitectura de la red se puede informar empleando medidas gráficas
heterofuncionales cuantitativas.
Además de esta visión estructural meramente estática,
la teoría de gráficos heterofuncionales se ha utilizado para
describir la dinámica de muchos sistemas a gran escala,
incluidos los sistemas de energía eléctrica. En resumen, los
gráficos heterofuncionales se utilizan como un paso intermedio en la derivación de modelos de ingeniería de sistemas
energéticos bien establecidos como el modelo de análisis de
flujo de energía y el modelo de estabilidad transitoria.

Aplicaciones de gráficos heterofuncionales
Se han utilizado gráficos heterofuncionales para estudiar la
estructura y la dinámica de una amplia variedad de sistemas
de ingeniería complejos. Estos se prestan específicamente al
análisis de las propiedades del ciclo de vida, tales como resiliencia y centralidad en redes heterogéneas grandes. Mientras que el gráfico 7 muestra un sistema bastante pequeño,
septiembre/octubre 2019



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