Título: ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD EN REDES HIDRÁULICAS. CASO DE ESTUDIO : MALECÓN DE LA HABANA.

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1 Título: ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD EN REDES HIDRÁULICAS. CASO DE ESTUDIO : MALECÓN DE LA HABANA. González Díaz Orestes Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, Centro de Investigaciones Hidráulicas. Apartado postal 6028, Habana 6. RESUMEN. El presenta trabajo brinda un análisis de vulnerabilidad en las redes de acueducto alcantarillado y drenaje para una probabilidad de ocurrencia de 1/10, correspondiente a la llamada Tormenta del Siglo en Cuba ocurrida el 13 de marzo de 1993 en la zona del Malecón Habanero. Además se brindan el mapa de riesgo de la zona en cuestión mostrándose los diferentes redes en las zonas afectadas. Constituye una herramienta práctica para el análisis de riesgos al mostrarse la metodología para acometer eventos de este tipo en las redes antes mencionadas. Palabras claves : vulnerabilidad, confiabilidad, daños, emergencias INTRODUCCIÓN Por seguridad y economía las estructuras sanitarias deben ser evaluadas en cuanto a su capacidad para soportar potenciales posibilidades condiciones de inundación. Las estructuras principales deben ser diseñadas o protegidas con posterioridad a su construcción de tal modo que los daños materiales ocasionados por las inundaciones sean los mínimos posibles y se reduzcan las molestias y riesgos a los usuarios.(análisis de vulnerabilidad sismos y otros desastres, OPS, Julio 1990) El análisis de vulnerabilidad de un sistema se efectúa con dos finalidades. En la etapa de organización e implementación del plan de emergencias, para identificar los componentes críticos del sistema para los cuales debe proveer capacidad de operación y mantenimiento de emergencias y luego de cada desastre, para evaluar la eficiencia del plan, la evolución de la vulnerabilidad del sistema, y finalmente obtener con el tiempo correlaciones magnitudes- efectos, o magnitudes-necesidades en relación a una determinada falla, que nos permita una mejor planificación para el futuro. (Análisis de vulnerabilidad sismos y otros desastres, OPS, Julio de 1990) BREVE RESEÑA DEL ÁREA DE ANÁLISIS. En el presente trabajo el área objeto de análisis es la denominada zona baja del Vedado, comprendida entre las calles 12 y G y acotada al norte por la calle línea (ver plano # 1), correspondiente la misma al Municipio Plaza de la Revolución en la Ciudad de la Habana. Este municipio cuenta con una población de habitantes de los cuales el 98.2% tienen acceso a los servicios de alcantarillado y el 100% de los mismos al servicio de agua potable, la zona en análisis cuenta con servicio de drenaje pluvial, el sistema es separativo, descargando las aguas pluviales al malecón Habanero y las residuales son bombeadas hasta un emisario submarino ubicado al este del litoral. Esta zona históricamente se ha visto afectada por inundaciones provocadas por penetraciones del mar las cuales en la mayoría de los casos viene acompañados de poca lluvia y grandes marejadas las que provocan un sobrepaso que conjuntamente con la sobreelevación del nivel del mar inutilizan los sistemas de drenaje y provocan las antes mencionadas inundaciones. La última gran penetración del mar ocurrió el 13 de marzo de 1993, denominándose por su severidad La tormenta del siglo en Cuba. El presente trabajo pretende analizar los efectos causados por esta tormenta con una probabilidad de ocurrencia de 1/10 de acuerdo a datos del Instituto. De Meteorología CONCEPTOS FUNDAMENTALES PARA EL ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD

2 Para determinar el grado de confiabilidad (CE) de los componentes de un sistema existen varios métodos, desarrollados por diferentes autores e instituciones. Se debe aclarar que la relación entre vulnerabilidad y confiabilidad es la siguiente : CV= 1- CE donde: CE: confiabilidad, Cv : Vulnerabilidad. CE- Confiabilidad : Se puede definir como el grado o capacidad para cumplir con los fines o funciones específicas en determinadas condiciones de operación, en forma continua, sin modificaciones mayores. CV - Vulnerabilidad : Es el grado de incapacidad de un componente de un sistema para cumplir sus objetivos bajo determinada condición operacional, constituyendo el inverso de la confiabilidad. Para el análisis de confiabilidad de los sistemas analizados en el presente trabajo se utilizará el criterio de Farrer, que sugiere tomar como criterio el tiempo (expresado en días) necesario para habilitar nuevamente el componente, el cual se denominará (TR) y que será función de : 1-La magnitud del daño. 2-La disponibilidad de recursos humanos y financieros, transporte, equipos materiales etc., para la rehabilitación. 3-La facilidad de acceso. Nótese que el tiempo de rehabilitación es para habilitar un componente por lo que es Necesario calcular el tiempo requerido para que el sistema funcione al 100%. La estimación de estos parámetros requiere de experiencia por lo que se determinan valores mínimos y máximos. Ej. TR 3-5 quiere decir que para el componente dado el TR mínimo es de 3 días y el máximo de 5.Para utilizar la teoría del tiempo de rehabilitación; se deberá determinar el tiempo de rehabilitación compuesto (TRC) y será el tiempo mayor requerido para que el conjunto de componentes del sistema suministre agua. REDES DE DISTRIBUCIÓN En general las redes de distribución a analizar serán definidas y delimitadas por zonas especificándose las zonas de mayor afectación como se muestra en la matriz correspondiente (tabla # 1).Las tuberías matrices, la red propiamente dicha y las conexiones domiciliarias determinarán en conjunto el TRC. Los peligros que crean las aguas en las inundaciones se definen con diferentes parámetros : a)profundidad del agua. b)duración c)velocidad de las aguas. d)tiempo de ocurrencia. e)frecuencia y períodos de ocurrencia. A los parámetros anteriores se deben agregar los problemas asociados con la contaminación de aguas provenientes de alcantarillados sanitarios, y el hecho de que en la zona inundada es prácticamente imposible la reparación de tuberías. Conclusiones de la Matriz de Daños para El Acueducto. El elemento mas afectado en el sistema de distribución de aguas en la zona baja son las cisternas de los edificios y casas, al inundarse la zona los albañales se desbordan penetrando en las mismas y contaminándolas, como muchas de estas instalaciones se abastecen directamente de las cisternas (no tienen conexión directa con la red), se deberá cortar el suministro de agua hasta tanto estas no hayan sido debidamente desinfectadas, posterior a que el nivel de inundación baje o se elimine totalmente. El plan previsto en estos casos de reserva de agua debe ponerse en práctica pues no se puede contar con las reservas colectivas de los edificios y casas aisladamente, este elemento constituye el componente mas crítico, y el tiempo de rehabilitación compuesto del sistema oscila entre 3 y 7 días para una inundación de 1/10 años (ver tabla #1). El plan para estos casos consta de los siguientes pasos: a)al verificarse la penetración del mar (inundación) se operan las válvulas necesarias para aislar la zona afectada. Generalmente la inundación dura entre unas pocas horas y 1.5 días. 2

3 b)se evacuan a los habitantes de las zonas afectadas hacia lugares seguros. c)al bajar el nivel se retorna los habitantes Y se comienza el abasto con carros cisternas. d)se limpian las cisternas y se desinfectan con cloro. ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD PARA EL ALCANTARILLADO PLUVIAL. El drenaje pluvial en la zona consta de 7 km de tuberías con diámetros entre 18 y 84 ( mm), este sistema al producirse la penetración del mar queda inutilizado parcialmente producto de la sobreelevación del nivel del mar en la zona de descarga de los tubos maestros, por lo que su capacidad de descarga se ve seriamente limitada. Otro de los problemas es la tupición de los tragantes de calles y aceras por el acarreo de basura que puede provocar la lluvia y el propio oleaje. El sistema se considera trabaja en 4 etapas: 1.- Comienza la penetración del mar y la capacidad de evacuación es mayor que el volumen de agua que penetra. 2.- La capacidad de evacuación es igual al volumen de agua que penetra.(situación de equilibrio). 3.- La capacidad de evacuación es mayor que el agua que penetra. (Comienza la inundación). 4.- Cesan las lluvias y la penetración, el sistema recupera su capacidad de trabajo. Realmente los daños al sistema son producidos por tupiciones y arrastre de partículas que puede provocar la erosión de las tuberías, además de la corrosión propia sobre el material de las tuberías. El tiempo de rehabilitación del sistema luego de que cesa la inundación oscila en alrededor de 1.5 días, siendo el elemento mas crítico la inundación propiamente dicha, aunque la eliminación de las tupiciones debe efectuarse luego de que esta haya cesado, también se debe reparar cualquier daño al sistema de rejas. ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD PARA EL ALCANTARILLADO SANITARIO. El análisis de vulnerabilidad de un sistema de aguas residuales es una estimación del grado al cual este debe ser adversamente afectado en relación a la función que debe cumplir por una condición de emergencia determinada. Las obras que constituyen un sistema de alcantarillado se ven seriamente afectadas ya que resulta imposible impedir el ingreso de agua por las tapas de los pozos de visitas y registros, produciéndose el derrame de aguas negras, contaminándose cisternas y medio en general. También las estaciones de bombeo se inutilizan por fallos en el fluido eléctrico. El dispositivo que rige el TRC en estos sistemas corresponde a la estación de bombeo(ver plano #2) ubicada en la zona. El TRC en estos sistemas esta entre 4-5 días.(ver tabla #2). ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD. CASO INUNDACIÓN. Procedimiento a seguir : a)levantar el plano de riesgo con los límites de la inundación para las probabilidades analizadas. b)sobreponer al plano de riesgo un plano del sistema a la misma escala y determinar el % de redes de distribución, de alcantarillado y de estructuras principales comprometidas con la inundación. El procedimiento consta de otros pasos pero el alcance del presente trabajo consistirá solamente en la confección del mapa de riesgo de la zona, para un tiempo de recurrencia de 10 años ( Tormenta del Siglo, ver plano #2).Aquí se plantean las principales redes de acueducto la estación de bombeo de residuales así como la cota de inundación para la probabilidad seleccionada. Las tuberías de relleno de acueducto se considera existen por todas las calles comprometidas en la zona por lo que no se especifican. 3

4 CONCLUSIONES 1.- El trabajo brinda un análisis de los principales elementos desde el punto de vista técnico brindando datos de indiscutible ayuda práctica. 2.- Se presentan los mapas de riesgo de la zona para las redes mencionadas. 3.- Se esboza una metodología de análisis de vulnerabilidad, acorde a los requerimientos internacionales. 4.- Se muestran los puntos críticos de los principales elementos. Brindándose los TRC para cada sistema. REFERENCIAS. Manual sobre preparación de los servicios de agua potable y alcantarillado para afrontar situaciones de Emergencia. Tercera parte. Análisis de vulnerabilidad, sismos y otros desastres.(ops, Julio 1990) Testimonios de especialistas de la dirección de acueducto Municipal. Testimonios de la defensa Civil y vecinos de las zonas afectadas. 4

5 Tabla # 1.Matriz de identificación de daños y componentes del sistema de distribución Componentes del sistema Daños Tiempo de rehabilitación compuesto Conducciones: Tuberías maestras D=10, long. = 1300m -Material : HOFO D= 12, long. = 500m - Material : Centro Acero D = 12, long.= 18400m - Material : HOFO -Cisternas en sotanos de edif. Y casas. -Redes de distribución : - Hidrantes (4 en la zona). Conexiones domiciliarias (2572 zona) Material : cobre. -Corrosión por infiltración del agua salada. -Contaminación con aguas albañales - La corrosión es el principal daño en estos elementos del sistema. -Entre1-1.5 días -Entre 5-7 días, estos trabajos se deben realizar por personal especializado. (La desinfección de redes y cisternas). - Entre días (el tiempo que dure la inundación) Tabla # 2. Matriz de daños de los componentes del alcantarillado Componente Tipo y extensión Daños TRC Medidas de prevención -Alcantarillado - Laterales(8 ) - Inundación, tupiciones por -5-7 días - Limpieza periódica - Maestras piedras y palos -Fosas - Maura (45) - Derrame días - Limpieza de fosas - 72 unidades - Inundación días - Limpieza -Estaciones de bombeo - 1 unidad - Estaciones de bombeo días - Bombas sumergibles, -Equipos de bombeo diesel. - Tragantes unidades - Inundación y desborde días -Rehabilitación - Trampas de grasa - 40 unidades - Derrame días - Limpieza sistemática