Sistemas de agua potable: riesgo, vulnerabilidad y peligro

Introducción

El presente informe nos permite conocer los efectos que producen los fenómenos naturales, sobre los proveedores de agua. Debido a que uno de los elementos cruciales de la evaluación es el de la vulnerabilidad sísmica, se usó los sistemas de agua de los AA. HH.: Dos Amigos, Nuevo Horizonte y Sween Erickson, por encontrarse estratégicamente situados, además de la falta de agua para consumo en épocas de estiaje, se suman las grandes cantidades de desechos de todo tipo que son arrojados indiscriminadamente en las quebradas, ocasionando problemas en la parte baja de los afluentes; provocando daños en las viviendas y en los servicios públicos, generando malestar en la población que día a día se ve afectada por esta situación, además del gasto que genera la limpieza de estos servicios.

El uso inadecuado del suelo y de los demás recursos han acentuado la gravedad de la situación haciendo de esta zona un sector crítico con problemas medioambientales generados más que nada por la ocupación de sectores críticos como las cabeceras de las microcuencas, realizando talas y quemas, extracción de leña, provocando incendios, a su vez los agricultores tiene demasiados cultivos en limpio, favoreciendo así, la escorrentía superficial y la erosión de los suelos, que por su topografía, fisiografía y ubicación, debió ser un parque reservado o bosque de protección.

Con base a lo anterior se realizó la presente práctica planteándose como objetivos lo siguiente:

• Objetivos:

• Objetivo General

• Determinar el Riesgo de los sistemas hidráulicos para consumo humano en los AA HH Dos Amigos, Nuevo Horizonte y Sween Erickson, frente a las posibles amenazas naturales y antropicas.

• Objetivos Específicos

• Identificar y cuantificar las amenazas, como los posibles escenarios de riesgos que puedan afectar cada componente de los sistemas, tanto los naturales como los provocados por el hombre.

• Estimar la susceptibilidad de daño de aquellos componentes del sistema valorados como fundamentales para asegurar el suministro de agua en caso de desastre.

• Proponer nuevas variables para el estudio del agua en la zona.

• Realizar un inventario del sistema mediante fichas técnicas.

• Realizar recomendaciones y propuestas de gestión de riesgo y preparación para la respuesta en un escenario de sismo de media magnitud.

Revisión de literatura

• El agua en el ciclo hidrológico

El agua tiene su propia dinámica en el denominado ciclo hidrológico. A medida que el hombre ha modificado el ciclo natural para poder utilizar el agua para su provecho, se han generado diferentes ciclos artificiales o antrópicos del agua que no sólo modifican su circulación, sino que implican una modificación de sus características, ya que en estos nuevos ciclos el agua ve alterada su calidad. El agua dulce es un recurso renovable a través del ciclo hidrológico natural pero es finito. La contaminación generada por efectos antrópicos agudiza su escasez. Fuente: (OPS/OMS, 2004).

Imagen nº 2.1.1. Relaciones entre ciclo natural y antrópico

Fuente: (OPS/OMS, 2004).

• Componentes de los Sistemas rurales de agua potable

Los sistemas rurales de agua potable sirven a poblaciones concentradas o dispersas, pudiendo estar administrados local o regionalmente, en forma autónoma o dependiente de una organización superior. Generalmente, son operados por personal local.

Los sistemas pueden funcionar a gravedad, bombeo o pueden ser mixtos. En un sistema a gravedad el agua circula desde la captación hasta la distribución aprovechando la pendiente natural del terreno. Un sistema por bombeo requiere de equipo electromecánico para el abastecimiento del agua. Un sistema mixto requiere para que el agua circule, tanto de equipo electromecánico como de la pendiente natural del terreno.

Estos sistemas tienen cuatro componentes básicos: captación, conducción, almacenamiento tratamiento y distribución.

• Captación: La captación puede ser de vertiente, de río, subterránea o de acueducto, con estructuras de tipo muro, tanque, azud, con pozos, o con derivación de un acueducto principal. Los muros, tanques o azudas están construidos en hormigón y tienen tamaños variables. Los pozos pueden estar revestidos con tuberías de PVC o acero, con bombas sumergibles u horizontales, alimentadas por un sistema eléctrico regional o por generadores auxiliares. Existen también sistemas de bombeo manual para abastecimiento unifamiliar. Las derivaciones pueden ser de canales abiertos (compuertas) o de tuberías.

• Conducción: Consta de tubos de conducción, tanques recolectores, tanques repartidores, tanques rompepresión y pasos de quebrada. La longitud de la conducción es variable. Los tubos en general están enterrados, pueden ser de PVC, polietileno, asbesto, cemento o hierro, con diámetros inferiores a 10 pulgadas. Los tanques están construidos con mampostería de ladrillo u hormigón simple debido a sus pequeñas dimensiones. Los pasos de quebrada pueden tener estructuras sobre las que se asientan los tubos, ser colgantes o subfluviales, con longitudes variables.

• Almacenamiento – Tratamiento: El almacenamiento consta de uno o varios tanques de almacenamiento de tamaño variable, de hormigón armado o terrocemento, enterrados, semienterrados, superficiales o elevados con estructura metálica o de hormigón. Las plantas de tratamiento pueden tener aireadores, floculadores, sedimentadores y filtros. La desinfección puede ser manual o con dosificador. Este componente está ubicado en un área con cerramiento y puede tener una caseta donde se realiza la desinfección, que generalmente es el único tratamiento. En algunos casos la desinfección se realiza directamente en los pozos de captación.

• Distribución: Consta de tubos de distribución, tanques repartidores, pasos de quebrada o río, conexiones domiciliarias con o sin medidores y puede tener sistema electromecánicos de impulsión. Los tubos pueden ser de PVC o polietileno con diámetros menores a 6 pulgadas y las conexiones domiciliarias son con tubería de hierro o polietileno generalmente con diámetro de 1/2 pulgada. La longitud de la red de distribución es muy variable.

• Las amenazas naturales que afectan a los Sistemas de Agua y saneamiento

(VÁZQUEZ et al., 1997). Las amenazas naturales son de tipo geológico o de tipo meteorológico. En la zona en estudio la principal amenaza de tipo geológico son los deslizamientos y las de tipo climático son las inundaciones y la escasez. En otras regiones deben incluirse, los sismos fuertes, huracanes, erupciones volcánicas, tornados y otros fenómenos climáticos.

Las amenazas pueden estar interrelacionadas y sus efectos magnificados. Por ejemplo, los sismos provocan deslizamientos, los cuales a su vez ocasionan represamiento de ríos e inundaciones progresivas aguas arriba, y la rotura de los represamientos causan inundaciones turbulentas y crecidas aguas abajo.

El impacto de las amenazas naturales sobre los sistemas rurales de agua potable y sus componentes puede ser muy variado y depende fundamentalmente de la magnitud y localización del fenómeno natural y de la vulnerabilidad del sistema y sus componentes, tanto en el aspecto físico como en el operativo, administrativo y organizativo. El impacto de las amenazas es directo en los componentes físicos del sistema e indirecto en los aspectos organizativos, administrativos y en la capacidad de operación.

• Deslizamientos.

Evento gradual o súbito, en ocasiones predecible, controlable y alterable. Las fallas súbitas del terreno pueden ocurrir sin advertencia. Las fallas lentas presentan signos precursores que pueden ser reconocidos y vigilados en base a la instrumentación adecuada.

La gravedad del impacto se relaciona con el volumen del material deslizado, la velocidad y trayectoria de la masa en movimiento, el tamaño de las rocas y el tipo de movimiento, todo esto en función a la ubicación geográfica del sistema.

El potencial destructor de los deslizamientos depende principalmente del volumen de la masa en movimiento, de la velocidad del movimiento, del tipo de movimiento y de la disgregación de la masa inestable.

Los tipos de movimientos más comunes son: caída de rocas, deslizamientos de tierra rotacionales o traslacionales, flujos de lodo o escombros, y reptación de laderas, siendo los primeros extremadamente rápidos (movimientos probables mayores a 5 m/s) y de tamaño variado; los segundos pueden ser extremadamente rápidos a extremadamente lentos (velocidades entre 5 m/s a menos de 16 mm/año) profundos o superficiales; los terceros generalmente rápidos a muy rápidos (velocidades entre 1.8 m/hora a 5 m/s) y; los últimos, extremadamente lentos (menos que 16 mm/año) y superficiales.

www.sedapal.com.pe/…/ANEXO%203_TdR_EIA_Pachacutec.doc.

2.3.1.1. Los efectos de los deslizamientos en los sistemas son:

• Destrucción total o parcial de todas las obras en especial de captación y de conducción ubicadas sobre o en la trayectoria principal de deslizamientos activos, especialmente en terrenos montañosos inestable con fuerte pendiente o en taludes muy inclinados o susceptibles a deslizamientos.

• Contaminación del agua en las áreas de captación superficial en zonas montañosas.

• Colateralmente a impactos indirectos como la suspensión del servicio eléctrico, corte de caminos y comunicaciones

• El volumen está relacionado con el espesor y la extensión de la masa inestable. La velocidad que es un aspecto muy difícil de cuantificar, se determina por medio de monitoreo con equipos o de estimaciones relacionadas con los rasgos morfodinámicos y desplazamientos de estructuras (cercas, caminos, etc.). Estos dos parámetros son los más directamente relacionados con el poder destructor de los deslizamientos. La disgregación del material tiene relación con la dinámica del movimiento, el tamaño de las rocas y los bloques de material inestable.

• En mapas de fenómenos de inestabilidad de terrenos o de peligrosidad por deslizamiento, a escala local o regional, se muestran los límites del área, la tipología, el espesor promedio o el de varios puntos de la zona inestable y el grado de actividad o peligrosidad relacionados con la velocidad probable. En algunos casos estos mapas y los geotécnicos contienen los fenómenos de carcavamiento, hundimiento por colapso de cavernas, asentamiento por arcillas expansivas, licuación de terrenos granulares y saturados entre otros. Estos fenómenos y sus características pueden también estar localizados y descritos en informes técnicos elaborados durante el estudio de proyectos específicos. El potencial destructor de estos fenómenos depende de su intensidad y extensión.

• Cuando el componente está sobre un deslizamiento activo extremadamente rápido, o en su trayectoria principal, su destrucción puede ser considerada total y el factor de daño es de 100%. Cuando el componente se encuentra sobre o en el camino de un deslizamiento activo con velocidad menor a 1.6 m/año los daños son menores y pueden ser reparados, y el factor de daño es incierto. Cuando el componente se encuentra en la superficie y en el camino de caídas de rocas (velocidad mayor a 5 m/s), los daños son seguros, pero el factor de daño es difícil de precisar. Cuando el componente está sobre o en el camino de movimientos con velocidad menor a 16 mm/año, posiblemente las estructuras no sufrirán daños.

• www.sedapal.com.pe/…/ANEXO%203_TdR_EIA_Pachacutec.doc.

Imagen 2.3.1.1. Componentes expuestos a diferentes amenazas

Fuente: (OPS/OMS) www.crid.or.cr/cd/CD_Agua/impacto.html

• Sismos o Terremotos

• Evento súbito, no predecible, no controlable ni alterable por el hombre.

• La gravedad del impacto se relaciona con la magnitud de la energía liberada, la distancia y ubicación del epicentro del terremoto en relación con el elemento expuesto y las condiciones locales del terreno.

• El tamaño del área afectada está directamente relacionado con la cantidad de energía liberada por el evento e inversamente con la profundidad del sitio de liberación de energía.

2.3.1.3. Efectos de las amenazas naturales en los sistemas

– Sismos o terremotos

Dos son los parámetros comúnmente utilizados para la caracterización del potencial destructor de un sismo en un sitio determinado: la intensidad del sacudimiento y la aceleración sísmica.

La escala de Intensidades describe los efectos o el daño provocado por un sismo en un sitio determinado, tanto en el hombre y en la naturaleza, como en las construcciones. Estos efectos varían de un lugar a otro y dependen en gran medida de la distancia hipocentral y de la respuesta sísmica de los suelos. La Intensidad se la mide generalmente en la Escala de Mercalli Modificada que tiene grados fijos que van del I (no sentido) al XII (destrucción total), o en otras similares. Es común encontrar mapas que sintetizan las máximas intensidades históricas registradas en un país o en una región. Estos mapas deben ser entendidos como las intensidades mínimas esperadas en el área abarcada por el mapa durante un período similar al período histórico.

Cuadro 2.3.1.3.1. Efectos de los sismos en los sistemas

Los efectos observados en los sistemas rurales de agua potable afectados por el sismo del 28 de marzo de 1996, en Pujilí, Ecuador, en la zona de intensidad VII demuestran que los componentes más afectados fueron la captación y la conducción, con pequeños daños en la distribución y ninguno en los tanques de almacenamiento.

Los daños en la captación fueron agrietamiento de muros de hormigón construido con materiales de baja calidad, destrucción parcial por caída de rocas de estructuras localizadas junto a taludes y laderas empinadas, variación de caudal en manantiales y, principalmente, destrucción de estructuras por deslizamiento de terreno en laderas con pendiente mayores a 30°.

Los efectos en la conducción fueron roturas de la tubería de PVC de mala calidad, roturas de tubería en pasos elevados de quebradas o ríos por crecidas y, principalmente, destrucción de tubería por deslizamiento de terreno en laderas de fuerte pendiente. El número de rupturas por kilómetro osciló entre 0.3 y 1.0, con un promedio de 0.65.

• El terremoto es capaz de modificar y destruir el entorno físico de la región.

• Análisis de Riesgo de los sistemas de agua potable y saneamiento en el medio rural de la ciudad de Tingo María.

Alrededor de los doce mil habitantes viven en el medio rural, en el sector norte de la ciudad de Tingo María, los cuales hacen uso de los recursos naturales que les brinda la naturaleza de la zona, estas poblaciones rurales se abastecen de agua a través de sistemas que presentan características físicas propias de cada medio y esquemas de organización, administración y operación diferentes a los de las zonas urbanas (SEDA HUANUCO)

La construcción de los sistemas rurales de abastecimiento de agua ha representado un gran esfuerzo económico para las débiles economías de la mayoría de estos centros poblados y, más aun, para sus habitantes que generalmente pertenecen a las clases más pobres y marginadas. Estos sistemas han mostrado ser vulnerables al impacto de fenómenos naturales como movimientos sísmicos de baja intensidad, deslizamientos, inundaciones y escasez, que se presentan con relativa frecuencia y aún con cierta ciclicidad.

La vulnerabilidad de los sistemas rurales de agua potable puede ser física, organizativa y operativa y depende de las características estructurales, recursos con los que se cuenta para el manejo del sistema, capacitación del personal, métodos operativos, esquema administrativo, así como de la forma de organización y de las características de la institución que los agrupa.

Se reconoce que los daños físicos en los sistemas, la desorganización, la suspensión del servicio, las pérdidas económicas y otros impactos producidos por un fenómeno natural catastrófico, constituyen una real amenaza para el desarrollo y la salud de estos segmentos más empobrecidos de la región.

En su significado más amplio, vulnerabilidad es la susceptibilidad o factor de riesgo interno de un componente o del sistema como un todo, de ser dañado total o parcialmente por el impacto de una amenaza. A la magnitud del daño cuantificado o medido se le denomina vulnerabilidad.

Imagen 2.4.1.1. Resumen de los efectos que estos eventos adversos o amenazas pueden tener sobre los sistemas de agua potable y agua residual, clasificación del posible grado de afectación.

Fuente: (OPS/OMS, 2004).

Dos condiciones contribuyen a la vulnerabilidad de un componente:

• La existencia de la amenaza

• La condición de debilidad del componente.

Estas dos condiciones deben analizarse separadamente y luego en forma combinada, pues la primera depende únicamente de la zona donde está el componente y la segunda depende del propio componente: ubicación, estado y conservación.

La existencia de la amenaza es una condición de la zona donde se asienta el elemento, por ejemplo: zona afectada por inundaciones, zona sísmica, etc. La debilidad del elemento depende de dos condiciones:

• La ubicación del componente respecto a la zona de impacto de la amenaza, por ejemplo, áreas susceptibles de inundación, áreas cercanas a fallas geológicas.

• El estado, conservación y mantenimiento del componente. Por ejemplo, una estación de bombeo con equipo en mala condición por antigüedad y falta de mantenimiento, ubicada en un sitio muy seguro, será vulnerable por su propio estado. Si esta estación es además inundable en ciertas condiciones, será vulnerable por su propia condición y por su ubicación.

El conocimiento de la magnitud de la vulnerabilidad determinará las medidas de mitigación y de emergencia a implementar para dar respuesta al impacto.

La vulnerabilidad de un elemento puede aumentar o disminuir, si las condiciones de su ambiente y constitución varían. Así, la vulnerabilidad de una conducción de agua potable que corre paralela a un río puede incrementarse si el río cambia de curso y se acerca peligrosamente a la tubería; y puede disminuir si se construyen muros de protección.(OPS/OMS)

Imagen 2.4.1.2. Rango aproximado de frecuencias y áreas de impacto de diferentes amenazas naturales (OPS/OMS)

Fuente: (OPS/OMS, 2004).

• Estimación de la vulnerabilidad

La vulnerabilidad de un sistema de distribución de agua potable puede ser física, operativa u organizativa, y depende de sus características estructurales, recursos con los que se cuenta para el manejo de los sistemas, capacitación del personal, métodos operativos y la propia organización de la empresa. El objeto de tal estimación, a partir de la evaluación de los posibles efectos de la amenaza, es el de contar, en el nivel de análisis que aquí se desarrolla, con la identificación de ciertas medidas de mitigación que puedan adoptarse. Este análisis se efectúa con el auxilio de los planos de amenazas y permitirá obtener los planos de vulnerabilidad del sistema, elaborados para cada una de las posibles amenazas.

A continuación se describen los elementos que intervienen en el proceso de estimación de la vulnerabilidad y que se consignan igualmente en un formato matricial (Imagen 2.1.4.1.1.).

1. Amenaza. Cada análisis de vulnerabilidad se asocia a una determinada amenaza, llamada de diseño, la cual ha sido evaluada previamente a fin de que el trabajo se haga en forma secuencial.

2. Estructuras expuestas. Las estructuras son vulnerables si son susceptibles de sufrir daños en forma directa (inundación de una planta de tratamiento) o indirecta (deterioro de válvulas a raíz de operación no normal ocasionada por la emergencia).

3. Equipos expuestos. Muchos equipos están protegidos por obras civiles que pueden colapsarse por el impacto directo de una amenaza y ocasionar daños en los mismos. Estos equipos son vulnerables también a impactos indirectos tales como cortes de suministro eléctrico, incendios, etc.

4. Organización institucional. Como se indicó anteriormente, la experiencia indica que la organización de la institución es el elemento más vulnerable al impacto de las amenazas, dada la poca preparación y capacitación existente para atender situaciones de emergencia.

5. Operación y mantenimiento. Dentro de la organización, las actividades de operación y mantenimiento son las más importantes durante la emergencia, pues se deberá trabajar a un ritmo anormal y recargado, y con programas no establecidos que incrementan la vulnerabilidad del sistema.

6. Componentes de soporte y servicio. Deben analizarse tanto los componentes internos de la empresa que prestan soporte a las actividades de operación y mantenimiento (por ejemplo el transporte, las comunicaciones y el suministro de materiales) como los componentes externos (suministro eléctrico, teléfonos, bomberos, etc.).

7. Capacidad de respuesta. En esta parte del análisis de vulnerabilidad se debe tener un conocimiento de la capacidad de respuesta de la institución y del sistema ante los factores de vulnerabilidad que se identifiquen,

www.eclac.org/…/Caso%20Alcantarillado%20-%20Saneamiento.doc

• Vulnerabilidad de los sistemas

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 1 para agua potable).

• Matriz 2: Aspectos administrativos y capacidad de respuesta.

• Matriz 3: Aspectos físicos e impacto en el servicio.

• Matriz 4: Medidas de mitigación y emergencia

Imagen 2.5.1. Ciclo de degradación de la parte alta de las microcuencas en estudio

Fuente: (OPS/OMS)

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.

Cuadro 2.5.1. Factores de daños según intensidad sísmica

Fuente: (Escuela Politécnica Nacional de Ecuador et al, 1994)

• Análisis de vulnerabilidad para los sistemas rurales de agua potable

El análisis de vulnerabilidad es el método que permite determinar las debilidades de los componentes de un sistema frente a una amenaza, con un doble objetivo: establecer las medidas de mitigación necesarias para corregir esas debilidades, y proponer las medidas de emergencia para dar una respuesta adecuada cuando el impacto de la amenaza se produce.

El objetivo del análisis de vulnerabilidad y de la identificación de las medidas de mitigación para los sistemas rurales de agua potable es tener sistemas sostenibles y seguros frente a las amenazas naturales.

Para conseguir este objetivo es necesario primero conocer las características de los niveles organizativo, administrativo y de operación (características administrativo-funcionales) y las de los componentes físicos (características estructurales); así como aquellas relacionadas con las amenazas naturales de la zona y su impacto potencial. Con esta información se procede a identificar las vulnerabilidades del sistema y las medidas de mitigación.

Las características administrativo/funcionales permiten identificar los diferentes niveles organizativos y administrativos, sus jerarquías, normas vigentes y sus responsabilidades con respecto al buen funcionamiento del sistema. Esto permite delinear las estrategias para establecer las medidas de mitigación y ubicar los recursos disponibles que pudieran ser usados para la implementación de dichas medidas. Este conocimiento de la organización institucional, de la administración y capacidad de operación locales lleva a establecer las vulnerabilidades administrativo/funcionales, muy importantes de resolver para lograr la sostenibilidad de los sistemas rurales de agua potable.

Las características estructurales identifican los componentes, el funcionamiento físico del sistema y las características de las amenazas, determinan su posible impacto sobre el mismo, estableciéndose una relación directa entre las características estructurales del sistema y las amenazas naturales. Esta relación se visualiza por medio de la sobreposición de las amenazas con respecto a los componentes del sistema y determina la capacidad de resistencia del mismo y por consiguiente, su vulnerabilidad física y su capacidad operativa ante la ocurrencia del fenómeno. Es necesario conocer las vulnerabilidades administrativo/funcionales en los diferentes niveles, especialmente en aquellos administrativas y operativas, pues son los encargados de garantizar la operación, mantenimiento y administración con un mínimo de ayuda externa.

Conociendo la vulnerabilidad del sistema es posible determinar las medidas de mitigación, tanto para los aspectos físicos como para los administrativo/funcionales. Las medidas de mitigación para la vulnerabilidad física tienden a fortalecer el estado actual del sistema y sus componentes, así como a mejorar las condiciones de los mismos frente al impacto de una amenaza determinada. Las medidas de mitigación para la vulnerabilidad administrativa/funcional tienden a mejorar la organización, gestión local, capacidad de operación, para fortalecer el funcionamiento del sistema en condiciones normales o frente al impacto de una amenaza. (Ver anexo 02 Árbol de problemas)

El análisis de vulnerabilidad demanda conocer y determinar lo siguiente:

• La organización para el abastecimiento rural de agua.

• La forma de operación de los sistemas rurales.

• Los componentes del sistema y su funcionamiento.

• Las amenazas, sus características e impactos.

• La vulnerabilidad administrativa/funcional y física.

Las medidas de mitigación para reducir la vulnerabilidad identificada se conoce mediante este análisis, así se determina la ejecución de las medidas de mitigación y como demandan disponibilidad de recursos humanos, materiales y económicos, es necesario estimar los costos, priorizar su ejecución y visualizar la capacidad de respuesta actual de los sistemas. Los datos así obtenidos sirven para la formulación de un plan de implementación de las medidas de mitigación.

• 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 2.1.1., 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. 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.

• 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 2.1.1., 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 infraestrutura, 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 2.3.1.1.) 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 Imagen 2.6.2.2.2.

La evaluación preliminar, basada en inspecciones en sitio y cálculos sencillos corresponden al sistema de agua es aquel para el cual se requiere un análisis básico en cualquiera de los dos componentes a evaluar, el resultado debe expresarse en la forma cuantitativa para facilitar la toma de decisiones por parte de las autoridades correspondientes.

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).

Imagen 2.6.2.2.2. Diagrama para la evaluación de la vulnerabilidad y medidas de mitigación

Fuente: OPS/OMS, 1997b (1)

Imagen 2.6.2.2.1. Sistema de producción y transporte de agua potable Probabilidad correspondiente a los estados de daño severos y/o ruina (sismo en época de estiaje)

Fuente: OPS/OMS, 1997b (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.

• Matrices de probabilidad de daño y/o de 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 Imagen 2.6.3.2.

Imagen 2.6.3.1. Criterio de tolerancia de riesgo social

Fuente: OPS/OMS, 1997b (1)

Imagen 2.6.3.2. Formato de la Matriz de Vulnerabilidad Física o de Probabilidad de daños

Fuente: OPS/OMS, 1997b (1)

• Cálculo de la vulnerabilidad física del sistema

Matrices de vulnerabilidad con respaldo estadístico: Se mencionó anteriormente el denominado recorrido básico de inspección del sistema. Los resultados de esta evaluación preliminar, generalmente respaldada por cálculos sencillos, pueden ser sintetizados en matrices de probabilidad de daños, las cuales son únicamente matrices de vulnerabilidad fundamentadas en información estadística y/o en la experiencia de quienes lleven a cabo tal inspección en base a los siguientes criterios:

• Topografía y estabilidad

Los mapas de topografía representan una excelente fuente de información para la detección de deslizamientos. Con frecuencia grandes áreas de deslizamiento se pueden identificar en mapas topográficos, mediante el análisis de condiciones particulares.

• Pluviosidad

La pluviosidad tiene un efecto primordial en la estabilidad de taludes ya que influencia la forma, incidencia y magnitud de los deslizamientos. En suelos residuales, los cuales generalmente se encuentran no saturados, la pluviosidad tiene un efecto muy importante ya que el efecto acumulativo puede llegar a causar la saturación del terreno activando así un deslizamiento. Con respecto a la pluviosidad hay tres aspectos importantes:

• El ciclo climático sobre un período de años, por ejemplo, alta precipitación anual vs baja precipitación anual;

• La acumulación de pluviosidad en un año dado, en relación a la acumulación normal;

• Intensidades de una tormenta dada.

• Erosión

La erosión puede ser causada por agentes naturales y humanos. Entre los agentes naturales se pueden incluir: el agua de escorrentía, aguas subterráneas, olas, corrientes y viento. La erosión causada por agentes humanos incluye cualquier actividad que permita un incremento de la velocidad del agua, especialmente en taludes sin protección; entre los principales está la tala de árboles, el sobrepastoreo y la presencia de ciertos tipos de vegetación que no permiten mantener el suelo en sitio.

La erosión puede causar la pérdida de soporte de fundación de estructuras, pavimentos, rellenos y otras obras de ingeniería. En terrenos montañosos, la erosión incrementa la incidencia en la inestabilidad de taludes pudiendo resultar en la perdida de vías u otras estructuras.

• Licuefacción debido a sismos

La falla de taludes y licuefacción de suelos constituyen uno de los principales efectos causados por los sismos, que puede afectar de modo desfavorable obras hechas por el hombre generando grandes pérdidas materiales y hasta humanas. La gran mayoría de las fallas de taludes durante sismos se deben al fenómeno de licuefacción en suelos no-cohesivos. Sin embargo, fallas en suelos cohesivos también han sido observadas durante eventos sísmicos.

• Tipos más importantes de deslizamientos

Los principales factores que influyen en la clasificación de los deslizamientos son:

• Forma del movimiento

• Forma de la superficie de falla

• Coherencia de la masa fallada

• Causa de la falla

• Desplazamiento de la masa

• Tipo de material

• Tasa de movimiento

• Desprendimientos

Son fallas repentinas de taludes verticales o casi verticales en las cuales se produce el desprendimiento de un bloque o múltiples bloques, los cuales descienden en caída libre. El volcamiento de bloques de rocas, generalmente desencadena un desprendimiento.

En suelos, los desprendimientos son causados por socavaciones de taludes debido a la acción de la erosión de quebradas o del hombre. En macizos rocosos son causados por socavación debido a la erosión, un incremento de la presión debido a la presencia de agua. En algunos casos los desprendimientos son el resultado de meteorización diferencial.

Los desprendimientos o caídas son relevantes en este tipo de sistema debido a que se trata de la caída de un bloque o varios bloques, los cuales pueden ocasionar daños a estructuras o a otros taludes que se encuentren en la parte inferior.

(CEPIS/OPS/OMS, 1996).

• Efectos generales de los deslizamientos

Dependiendo de la magnitud de los deslizamientos, los daños pueden ser muy serios, pudiendo quedar enterrado todo el sistema y la ciudad como en el caso de la avalancha de Yungay, Perú en 1970.