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.