 |  |  | Mitigación de Desastres Naturales en Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario - Guías para el Análisis de Vulnerabilidad (Pan American Health Organization (PAHO) / Organización Panamericana de la Salud (OPS), 1998, 110 p.) |  |  | Capítulo 2 Fundamentos para el análisis | |  | Introducción | | | Concepto de vulnerabilidad | | | (introduction...) | | | Naturaleza del problema | | | Comportamiento esperado de los componentes físicos de los sistemas de saneamiento | | | Cuantificación de la vulnerabilidad | | | Cuándo debe hacerse un análisis de vulnerabilidad | | | Cálculo de la vulnerabilidad física | | | Esquema general | | | Matrices de probabilidad de daños y/o falla | | | Vulnerabilidad de los sistemas | | | (introduction...) | | | Matrices 1A y 1B: Aspectos operativos | | | Matriz 2: Aspectos administrativos | | | Matriz 3: Aspectos físicos | | | Matriz 4A y 4B: Medidas de mitigación y emergencia |
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Mitigación de Desastres Naturales en Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario - Guías para el Análisis de Vulnerabilidad (Pan American Health Organization (PAHO) / Organización Panamericana de la Salud (OPS), 1998, 110 p.)
Capítulo 2 Fundamentos para el análisis
Introducción
Todas las infraestructuras deben ser proyectadas tomando en
consideración las amenazas naturales y características del área en la cual se
encuentra ubicado el sistema. Muchos de los problemas que se han presentado en
los sistemas a causa de fenómenos naturales son debidos a que dichos fenómenos
no se consideraron en la etapa de concepción, diseño, construcción y operación
del sistema. Por esta razón, el análisis de vulnerabilidad que se describe en
este documento, es de gran importancia para evaluar la vulnerabilidad de los
sistemas existentes y por construir.
La extensión y ubicación de los
sistemas de agua potable y alcantarillado los hacen susceptibles a diferentes
tipos de desastres. (José Grases, 1997)
Los planes de mitigación y emergencia se fundamentan en el mejor
conocimiento posible de la vulnerabilidad del sistema, en cuanto a: (i)
deficiencias en su capacidad de prestación de servicios u operatividad; (ii)
debilidades físicas de los componentes ante las solicitaciones externas; (iii)
debilidades de organización ante las eventuales emergencias que se puedan
ocasionar. De una manera general, a la identificación y cuantificación de estas
debilidades se le denomina Análisis de Vulnerabilidad, y es el proceso mediante
el cual se determina el comportamiento esperado del sistema y sus componentes,
para resistir en forma adecuada los efectos debidos a un desastre. Se
identifican también las fortalezas del sistema y de su organización, por
ejemplo: el personal con experiencia en operación, mantenimiento, diseño y
construcción, para atender emergencias.
El análisis de la vulnerabilidad, en los términos anteriores,
cumple cinco objetivos básicos:
a) Identificar y cuantificar las amenazas que puedan
afectar el sistema: tanto las naturales, como las provocadas por el hombre.
b) Estimar la susceptibilidad de daño de aquellos componentes
del sistema valorados como fundamentales para asegurar el suministro de agua en
caso de desastres.
c) Definir las medidas a incluir en el Plan de Mitigación, tales
como: obras de reforzamiento, mejoramiento de cuencas, estudios de cimentaciones
y estructuras, todos ellos encaminados a disminuir la vulnerabilidad física de
los componentes.
d) Identificar medidas y procedimientos para elaborar el Plan de
Emergencia de acuerdo a las debilidades identificadas, lo cual facilitará la
movilización de la empresa para suplir el servicio en condiciones de emergencia.
e) Evaluar la efectividad de los Planes de Mitigación y
Emergencia, e implementar actividades de capacitación, tales como: simulacros,
seminarios y
talleres.
Concepto de vulnerabilidad
Se entiende por vulnerabilidad, la susceptibilidad a la pérdida
de un elemento o conjunto de elementos como resultado de la ocurrencia de un
desastre. Esta definición es lo suficientemente amplia para que se aplique tanto
a aspectos físicos, operativos y administrativos. No obstante, el reconocimiento
de las incertidumbres asociadas a la cuantificación de la vulnerabilidad física,
ha hecho que ésta sea expresada como la probabilidad de que ocurra un
determinado fenómeno natural o antrópico, y generalmente es expresado como:
P (Ai) = probabilidad de que suceda el fenómeno Ai
La selección o caracterización del fenómeno depende del problema
y es finalmente una decisión del analista, por ejemplo puede ser: una
aceleración del terreno, una velocidad del viento, el caudal de un río, el
espesor de la ceniza arrojada por un volcán, el nivel de turbiedad del agua u
otro.
El análisis de las estadísticas disponibles sobre las amenazas y
sus consecuencias conduce a una clara diferenciación entre dos grupos de
problemas: (a) la peligrosidad e intensidad de las acciones esperadas; y, (b) la
vulnerabilidad de las obras hechas por el hombre para soportar, con daños
tolerables, tales acciones.
Figura 2.1 Rango aproximado de
frecuencias y áreas de impacto de diferentes amenazas naturales
(OPS/OMS)
Naturaleza del problema
De lo antes dicho queda claro que, en la estrategia de
prevención y mitigación de los efectos esperados ante posibles eventos, tan
importante es subsanar las debilidades de las obras existentes o por
construirse, como definir del modo más confiable posible la frecuencia y la
intensidad de los fenómenos esperados.
Como ilustración de lo anterior, en la Figura 2.1 se reproducen
los rangos aproximados de frecuencias y áreas de impacto estimadas de un
conjunto de amenazas que concurren a lo largo del trazado de un sistema de
producción y transporte de agua potable, ubicado en la región norte-central de
Venezuela. Con este ejemplo se destaca la incertidumbre asociada tanto a los
valores de la frecuencia de los fenómenos allí presentados, como al área de
impacto esperada. Se puede observar que los fenómenos con menor frecuencia de
ocurrencia, tienen un área de impacto mayor que aquellos fenómenos más
recurrentes, por ejemplo, los "máximos sismos de una región" tienen una
frecuencia muy pequeña, pero un área de impacto muy
grande.
Comportamiento esperado de los componentes físicos de los sistemas de saneamiento
El desarrollo de algoritmos automatizados de análisis y el
frecuente intercambio de información a escala mundial, han facilitado la
posibilidad de evaluar el comportamiento esperado de las construcciones e
instalaciones sometidas a solicitaciones externas. Con ello, el análisis e
identificación de las debilidades de las obras hechas por el hombre es una tarea
cuyo rango de incertidumbre se ha reducido substancialmente.
En la cuantificación del comportamiento esperado de obras
existentes la mayor incertidumbre proviene de los datos que las caracterizan:
resistencia de los materiales, estado de las fundaciones, carbonatación del
concreto, material y estado de tuberías, etc. Esta es la razón por la cual en la
cuantificación de la vulnerabilidad bajo una cierta amenaza (Ai), debe
reconocerse la naturaleza incierta del comportamiento o estado final de la obra
analizada.
Cuantificación de la vulnerabilidad
La vulnerabilidad de un determinado componente o sistema, se
expresa como probabilidad de alcanzar un determinado estado Ej dado que ocurra
Ai; se expresa como:
P (Ej/Ai)
Los estados Ej son previamente definidos a conveniencia y
descritos en forma sucinta. En lo que se refiere a daños y operatividad de
equipos es frecuente adoptar los cuatro estados de daño siguientes:
E1 = no daños
E2 = daños leves; equipo
operativo
E3 = daños reparables; equipo no operativo
E4 = daños graves o
ruina; equipo fuera de servicio
Obsérvese que ocurrido un determinado fenómeno natural (sismo,
huracán, inundación u otro), el componente o sistema ha de quedar en uno, y sólo
uno de los cuatro estados adoptados. En la Tabla 2.1., se presenta un ejemplo en
donde se muestran las probabilidades correspondientes a estados de daños severos
y/o ruina, para diferentes grados de intensidad de Mercalli de ocho elementos
que forman parte de un sistema de producción y transporte de agua potable; es
decir en esa tabla se dan los valores de P (Er/Ii), donde Er es el estado de
ruina, e Ii los cinco grados de Mercalli anotados. Esta tabla es resultado de un
conjunto de análisis hechos sobre la respuesta esperada de los componentes del
sistema, tomando en consideración los criterios de diseño y construcción
existentes para el momento de su
ejecución.
Cuándo debe hacerse un análisis de vulnerabilidad
Debe realizarse un estudio de análisis de vulnerabilidad en
aquellas instalaciones y obras de infraestructura, cuyo eventual mal
funcionamiento o ruina (debido a los efectos esperados de los desastres
considerados) pueda generar situaciones de emergencia o demandas que excedan la
capacidad de atención.
Por ejemplo, las empresas que producen o comercian petróleo y
sus derivados, han establecido criterios de tolerancia de riesgo social (véase
la Figura 2.3) y cuando el riesgo no es tolerable, es obligatoria la adopción de
medidas de ingeniería para reducirlo. Los criterios anteriores deben ser
complementados para aplicarlos a los sistemas de abastecimiento de agua potable
y
alcantarillado.
Cálculo de la vulnerabilidad física
Esquema general
El esquema general para la evaluación de la vulnerabilidad y
medidas de mitigación se da en la Figura 2.2.
El denominado "walkdown" o evaluación preliminar, basada en
inspecciones en sitio y cálculos sencillos corresponden al Nivel 1 de análisis;
el Nivel 2 es aquel para el cual se requiere un análisis más riguroso. En
cualquiera de los dos casos, el resultado debe expresarse en la forma
cuantitativa para facilitar la toma de decisiones por parte de las autoridades
correspondientes.
Sea en el Nivel 1 ó el Nivel 2, con frecuencia algunos
pronunciamientos pueden fundamentarse en estadísticas previas. Por ejemplo, el
procedimiento para cuantificar el número de roturas por unidad de longitud de
tuberías de distribución, puede fundamentarse en estadísticas previas (Anexo 3).
Tabla 2.1 Sistema de producción y transporte de agua potable
- Probabilidad correspondiente a los estados de daño severos y/o ruina (sismo en
época de estiaje)
|
Intensidad de Mercalli |
Chimenea equilibrio |
Represa de tierra |
Tuberías gran diámetro |
Estación de bombeo y S/E |
Puente |
Túneles |
Planta de tratamiento |
|
|
|
Plano |
Ladera |
|
|
|
|
|
VI |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
VII |
- |
0,05 |
- |
0,02 |
0,02 |
- |
- |
- |
|
VII |
0,05 |
0,20 |
- |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
0,02 |
- |
|
IX |
0,4 |
0,50 |
0,05 |
0,40 |
0,30 |
0,15 |
0,10 |
0,15 |
|
X |
0,70 |
0,80 |
0,20 |
0,80 |
0,60 |
0,30 |
0,30 |
0,40 |
|
p(1) |
2,2 × 10-3 |
4 × 10-3 |
0,4 × 10-3 |
3,1 × 10-3 |
2,3 × 10-3 |
1,1 × 10-3 |
0,7 × 10-3 |
0,9 × 10-3 |
Fuente: OPS/OMS, Caso Estudio. Vulnerabilidad de
los sistemas de agua potable y alcantarillado frente a deslizamientos, sismos y
otras amenazas naturales. Caracas, 1997.
(1) Probabilidad anual de alcanzar estados de daños
severos y/o ruina en áreas hasta unos 15 km. al sur del Valle de
Caracas.
En otros componentes, tal tipo de estadística no existe, como
por ejemplo en chimeneas de equilibrio o torres de disipación de gran altura, en
tanques de succión de pared delgada, u otros componentes. Para resolver tales
casos, se recomienda emplear metodologías elaboradas para cuantificar la
vulnerabilidad.
Figura 2.2 Diagrama para la
evaluación de la vulnerabilidad y medidas de
mitigación
Matrices de probabilidad de daños y/o falla
Es necesario exigir que los resultados del análisis de
vulnerabilidad física sean presentados en forma cuantitativa para facilitar la
toma de decisiones; es decir, por medio de las matrices de probabilidad de
daños. Siguiendo con la nomenclatura adoptada, si Ej es un determinado grado de
daño, los resultados del análisis de vulnerabilidad suelen venir expresados de
acuerdo al formato de la Tabla 2.2.
Obsérvese que, por ejemplo, (p42) expresa la probabilidad de que
si se presenta el fenómeno A2 el componente descrito por esa matriz alcance el
grado de daño E4. Es evidente que para cualquier fenómeno i, se debe cumplir:
(p1i + p2i + p3i + p4i) = 100%.
Figura 2.3 Criterio de tolerancia de
riesgo social
Tabla 2.2 Formato de la Matriz de Vulnerabilidad Física o de
Probabilidad de Daños.
|
Grado de daño |
P(Ej/Ai)) = Probabilidad de que se de Ej dado Ai |
|
A1 |
A2 |
Ai.................... |
An |
|
E1 |
p11 |
p12 |
p1i................... |
p1n |
|
E2 |
p21 |
p22 |
p2i................... |
p2n |
|
E3 |
p31 |
p32 |
p3i................... |
p3n |
|
E4 |
p41 |
p42 |
p4i................... |
p4n |
Vulnerabilidad de los sistemas
El análisis de vulnerabilidad debe ser realizado por un grupo de
profesionales que tenga amplia experiencia en el diseño, operación,
mantenimiento y reparación de los componentes del sistema.
Las vulnerabilidades detectadas en el sistema, tanto en los
aspectos físicos, operativos, como en los referentes a la administración, se
sintetizarán en matrices de análisis que recogen la información básica para la
elaboración de los planes de mitigación y atención de emergencia y desastres.
Las matrices de análisis que se utilizarán para la identificación de las
debilidades y fortalezas del sistema serán las siguientes:
· Matriz 1:
Aspectos operativos (Matriz 1A para agua potable y Matriz 1B para alcantarillado
sanitario).
· Matriz 2: Aspectos
administrativos y capacidad de respuesta.
· Matriz 3: Aspectos
físicos e impacto en el servicio.
· Matriz 4: Medidas de
mitigación y emergencia (Matriz 4A para los aspectos administrativos y
operativos y Matriz 4B para los aspectos físicos)
Sin embargo, también es necesario describir en forma detallada
los aspectos organizativos y legales, la disponibilidad de recursos para la
atención de emergencias, la caracterización de la zona donde se encuentran
ubicados los diferentes componentes del sistema de abastecimiento de agua
potable y alcantarillado sanitario, y la vulnerabilidad de los componentes
físicos y la capacidad de respuesta de los servicios.
La selección de la ubicación de los
diferentes componentes de un sistema puede ser la principal causante del aumento
de vulnerabilidad. (José Grases, 1997)
Por último, se debe contar con los planos de dichos sistemas y
con información referente a los materiales, diámetros, volúmenes y toda aquella
otra información que permita caracterizar de la mejor forma posible el sistema a
evaluar.
Matrices 1A y 1B: Aspectos operativos
Hacen referencia a los aspectos relacionados con el
funcionamiento del sistema, para lo cual es necesario contar con datos
relevantes de cada componente: flujos, niveles, presiones y calidad del
servicio. Para el caso de agua potable interesa conocer la capacidad del
sistema, cantidad suministrada y dotación, así como la continuidad del servicio
y la calidad del agua. Para el caso de alcantarillado sanitario es necesario
conocer la cobertura, capacidad de evacuación y calidad de efluentes.
La descripción del sistema debe estar acompañada de esquemas que
faciliten el entendimiento del funcionamiento del mismo. Deberán considerarse
además las variaciones de las épocas de verano e invierno que pudieran presentar
diferentes modalidades de operación y de condición de los servicios. Esta
información servirá para el llenado de las Matrices 1A - Aspectos Operativos
(Sistemas de Agua Potable) y Matriz 1B - Aspectos Operativos (Sistemas de
Alcantarillado Sanitario)
Para el caso de sistemas de agua potable, dentro de los aspectos
operativos a considerar se deberá analizar la capacidad y condiciones de
continuidad de los componentes del sistemas tales como: captación, líneas de
conducción, planta de tratamiento, tanques de almacenamiento y zona de
abastecimiento, entre otros. Esta información permitirá determinar como se verá
afectada la operación y el abastecimiento de agua potable frente a la
posibilidad de que falle alguno de los componentes del sistema. Para sistemas de
alcantarillado sanitario, la información a considerar es similar a la de los
sistemas de abastecimiento de agua potable, pero los componentes a considerar
serán la conducción, planta de tratamiento y disposición final.
Por otra parte y con el fin de entregar una respuesta eficaz en
caso de que algún desastre afecte al sistema o algún componente de éste, es
necesario conocer si la empresa cuenta con los medios de comunicación e
información que permitan alertar sobre la ocurrencia de un determinado fenómeno,
el funcionamiento defectuoso de alguno de los componentes del sistema o informar
a los usuarios sobre las restricciones en el servicio. Dentro de los sistemas de
información que debería contar la empresa se pueden destacar:
· Sistemas de
información y de alerta interinstitucional, por ejemplo la existencia de
sistemas de comunicación entre la empresa con defensa civil, institutos
meteorológicos, institutos geofísicos, entre otros, que permitan alertar a la
empresa sobre la proximidad y/o acontecimiento de un determinado fenómeno
natural, y facilitar la toma de decisiones por parte de la empresa.
· Sistemas de información y
alerta en la empresa, que permitan identificar el comportamiento defectuoso
de alguno de los componentes del sistema por el impacto de un fenómeno natural,
mediante mecanismos de comunicación remota, y que permitan instruir al personal
sobre las acciones a seguir para atender la emergencia.
· Sistemas de información a
los usuarios, que faciliten la comunicación, mediante medios de comunicación
masiva o boletines, para dar a conocer las condiciones y restricciones de los
servicios de agua potable y alcantarillado con posterioridad a un
desastre.
Matriz 2: Aspectos administrativos
Para evaluar las debilidades y limitaciones de los sistemas
analizados es preciso conocer sus normas de funcionamiento y los recursos
disponibles que pudieran ser usados para el abastecimiento de agua y evacuación
de aguas residuales en situaciones de emergencia, así como en la fase de
rehabilitación. Esta información será recopilada en la Matriz 2 - Aspectos
administrativos y capacidad de respuesta.
La capacidad de respuesta de la empresa para atender los efectos
de un determinado desastre, quedará establecida por la consideración de aspectos
de prevención, mitigación y preparativos frente a desastres en la organización
institucional, en la operación y mantenimiento del sistema y el apoyo
administrativo de la empresa.
Dentro de los aspectos administrativos y capacidad de respuesta
se deben documentar aspectos relativos a la organización institucional tales
como:
(i) Existencia de planes de mitigación y de
emergencia.
(ii) Constitución y funcionamiento del comité de emergencia.
(iii) Existencia de una comisión encargada de la formulación del
plan de mitigación.
(iv) Evaluación del sistema de información y alerta.
(v) Coordinación interinstitucional con empresas tales como de
energía, comunicación, municipios, defensa civil y otras
instituciones.
Los aspectos de operación y mantenimiento del sistema también
inciden directamente en la vulnerabilidad del sistema y sus componentes, y deben
ser considerados:
(i) Existencia de programas idóneos de
planificación, operación y mantenimiento que incorporen los conceptos de
prevención y mitigación de desastres.
(ii) Existencia de personal capacitado en prevención y atención
de desastres.
(iii) Disponibilidad de equipo, repuestos y
maquinarias.
Las facilidades existentes en el apoyo administrativo de las
empresas permitirán dar una pronta y eficaz respuesta en la rehabilitación de
los posibles daños que puedan sufrirse en un desastre. La empresa debiera contar
con mecanismos en su administración que permitan contar con:
(i) Disponibilidad y manejo de dinero en situaciones
de emergencia, insumos y/o stock de emergencia.
(ii) Apoyo logístico de personal, almacenes y transportes.
(iii) Disponibilidad de contratación de empresas privadas para
apoyar medidas de rehabilitación y
mitigación.
Matriz 3: Aspectos físicos
La mayoría de las veces la vulnerabilidad de los sistemas de
agua potable y alcantarillado sanitario frente a desastres se relaciona
estrechamente con las debilidades en sus componentes físicos. Es por ello
fundamental, identificar el tipo de amenazas que pueden producirse, y es ti mar
los daños posibles.
La incorrecta selección del terreno o
del diseño son las principales causas de la vulnerabilidad de los sistemas.
(José Grases, 1997)
Hay varios factores que deben considerarse. Por un lado, la
infraestructura de los sistemas de agua potable y alcantarillado sanitario se
encuentra dispersa en grandes áreas de terreno, y por tanto expuesta a
diferentes tipos de amenazas. En su construcción se utilizan una gran variedad
de materiales que hace más complejo el problema. Deben por tanto, considerarse
diferentes tipos de amenazas para cada componente, dependiendo de su ubicación
dentro del sistema, y de los riesgos presentes en la zona.
Este tipo de consideraciones, junto a las relacionadas con los
tiempos de rehabilitación, daños estimados y su impacto en el servicio se
recopilarán en la Matriz 3, dedicada a aspectos físicos e impacto en el
servicio.
Así mismo, se debe priorizar cada amenaza de acuerdo al posible
impacto en el sistema, por ejemplo, las áreas de captación ubicadas en zonas
altas pueden ser más susceptibles a ser afectadas por la acción de fuertes
lluvias y/o deslizamientos, y menos a los efectos de sismos. Para este fin y el
de identificar las áreas de impacto en el sistema, se recomienda superponer los
planos de los sistemas con los mapas de las amenazas presentes.
Como el fin de las empresas prestatarias de los servicios de
agua potable y alcantarillado sanitario es entregar un servicio de calidad a sus
usuarios, es de gran importancia el conocer el tiempo que tomará reparar los
posibles daños sufridos a causa de un desastre, cual será la capacidad remanente
del sistema con posterioridad al desastre y como se verá afectado el servicio en
lo que se refiere a la calidad, continuidad y cantidad de agua suministrada. Con
la información anterior se podrá establecer el nivel de servicio que está en
condiciones de prestar la empresa mientras dure la
emergencia.
Matriz 4A y 4B: Medidas de mitigación y emergencia
El complemento lógico y deseable de un estudio de análisis de
vulnerabilidad debe ser la ejecución de las necesarias medidas de prevención y
mitigación para corregir las debilidades encontradas. Por ello, es muy
importante que la formulación de recomendaciones técnicas y la estimación de los
costos de las medidas de mitigación, formen parte del propio estudio de
vulnerabilidad. Algunas de esas medidas de mitigación serán complejas
técnicamente y requerirán estudios adicionales sobre diseños de ingeniería y
estimación de costos.
Las medidas de mitigación afectarán lógicamente a los elementos
identificados como más vulnerables, ya sean aspectos operativos, administrativos
o físicos. Tendrán relación con el reforzamiento del sistema para reducir el
impacto de los fenómenos naturales, o con las previsiones necesarias que el
sistema deba realizar para reaccionar adecuadamente a una emergencia. La
información referente a estas medidas se presentará en las matrices 4A y
4B.
