Gestión patrimonial de alcantarillados

Nathalie Hernández Rodríguez, Andrés Torres

• Editorial: Pontificia Universidad Javeriana
• Año: 2020
• ISBN:
  9789587814651
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Gestión medioambiental

Desde la Antigüedad, las redes de alcantarillado han cumplido la función de evacuar las aguas de las ciudades, tanto las provenientes de las precipitaciones atmosféricas como las residuales generadas por actividades humanas. A mediados del siglo XX, se empezaron a construir sistemas de redes de alcantarillado separados para evacuar las aguas servidas hacia plantas de tratamiento y las aguas lluvias hacia las corrientes de agua. Hoy, estos hidrosistemas urbanos están sometidos a presiones cada vez mayores, producto del cambio climático, la contaminación ambiental, la limitación de recursos y el envejecimiento de su infraestructura, que los han deteriorado y los hacen cada vez más propensos a fallar. Esto ha provocado un impacto en el servicio y, por consiguiente, en la calidad de vida de las comunidades. Para responder a esta problemática, y a partir de una juiciosa y extensa revisión bibliográfica, Nathalie Hernández y Andrés Torres han condensado en este libro toda la información sobre la gestión patrimonial de alcantarillados. Específicamente, se han ocupado de las principales herramientas, los métodos y las metodologías que se han desarrollado para redirigir la gestión de los sistemas de alcantarillado de manera proactiva, con el fin de proteger la vida útil de los elementos que los conforman y la correcta funcionalidad de las infraestructuras circundantes

| 1. Gestión patrimonial de infraestructura

La gestión patrimonial (o de activos) de infraestructura (GPI) es el conjunto integrado y multidisciplinar de estrategias para gestionar los activos (elementos que representan un bien que una sociedad posee y puede convertirse en dinero u otros medios líquidos equivalentes) de la infraestructura pública, como son: instalaciones de las plantas de tratamiento de agua, redes de alcantarillado, carreteras y vías, redes de servicios públicos, puentes y ferrocarriles. Algunos ejemplos de infraestructura pública se ilustran en la figura 1.

Figura 1. Ejemplos de la infraestructura pública que poseen las ciudades

Fuente: elaboración propia.

Las entidades responsables de la infraestructura en las urbes se enfrentan a grandes desafíos, en cuanto a determinar cuándo y cómo inspeccionar, mantener, reparar y remplazar estos elementos de manera rentable.

La gestión integrada de la infraestructura facilita el flujo de información a través de diversas disciplinas y actividades, y, así, se promueve la disponibilidad, la confiabilidad y la consistencia de la información de la infraestructura, lo que da lugar a decisiones oportunas y más eficientes (Marzouk y Osama, 2017).

De acuerdo con Cagle (2003), con el fin de tener una infraestructura sostenible, la GPI debe perseguir las siguientes actividades:

• Mantener un registro sistemático de los activos individuales (un inventario) respecto a los costos de adquisición, vida útil de diseño y actual, condición e historial de costos de reparaciones y mantenimiento.

• Contar con un programa definido para mantener el cuerpo total de los activos de la infraestructura a través del mantenimiento planificado, reparación o remplazo.

• Implementar y administrar sistemas de información para respaldar estos elementos.

A pesar de que la GPI, en general, debe ser uno de los objetivos dentro del plan de gobierno de los municipios y ciudades, existen algunas infraestructuras consideradas críticas que deben priorizarse.

Las infraestructuras críticas (IC) son aquellas estructuras que tienen una gran importancia en las sociedades modernas y en la vida cotidiana de las comunidades, ya que de la seguridad y el óptimo funcionamiento de esta infraestructura depende la vida de las comunidades (Di Pietro et al., 2017).

Ejemplos típicos de IC son los sistemas de energía eléctrica, las redes de telecomunicaciones, los sistemas de suministro y drenaje de agua y los sistemas de transporte (figura 2). Estos son sistemas dinámicos, de gran escala, complejos, distribuidos espacialmente y ricos en datos que constituyen un elemento articulador de la infraestructura económica de los territorios y mercados (Lardé y Sánchez, 2014).

Estas infraestructuras, en particular, tienden a deteriorarse a un ritmo desconocido, especialmente los sistemas de acueducto, alcantarillado y gas, debido al tipo de afluente que transportan. Adicionalmente, el daño a estos sistemas por actores externos, como desastres naturales, terrorismo, actividad delictiva o comportamiento malicioso, puede producir un impacto negativo y significativo para la seguridad y el bienestar de los ciudadanos, así como su influencia en otras estructuras circundantes (Di Pietro et al., 2017).

Figura 2. Ejemplos de infraestructura crítica

Fuente: elaboración propia.

Particularmente, los sistemas de aguas residuales constituyen una de las infraestructuras urbanas más importantes, debido a sus adversas consecuencias y efectos por un funcionamiento inadecuado y porque eventos de falla pueden llevar a interrumpir parte del funcionamiento de una ciudad. Una de las características de estos sistemas es que pueden seguir utilizándose con un nivel inferior al deseable durante largos periodos antes de que aparezcan evidencias de los problemas existentes. Es decir, las fallas estructurales o hidráulicas de esta infraestructura pueden ser desconocidas durante un tiempo prolongado hasta que aparezcan interrupciones del servicio, colapso de vías o inundaciones en los predios (Anbari et al., 2017; Khan, Zayed y Moselhi, 2009). Algunas de las consecuencias que producen las fallas son los impactos sociales, económicos y ambientales (Anbari, Tabesh y Roozbahani, 2017):

• En los impactos sociales se incluyen el riesgo en la salud pública, interrupción del servicio, retrasos en el tránsito vial, accidentes y olores desagradables causados por el desbordamiento de aguas residuales en sótanos o calles, lo que aumenta el número de personas afectadas, y las consecuencias sociales serán mucho mayores.

• Dentro de los impactos económicos se incluyen aquellos en el comercio, debido a la restricción del acceso a centros comerciales e industriales, el retraso en el transporte de bienes y servicios, el costo de la rehabilitación de otras infraestructuras que resultan ser afectadas por daños en las redes de alcantarillado y la interrupción del servicio de alcantarillado a estos centros.

• El impacto ambiental está relacionado con la contaminación de los recursos hídricos, como ríos y acuíferos, al igual que la contaminación del suelo, los cuales pueden llegar a afectar tanto a la salud pública como a la vida silvestre.

| 2. Gestión patrimonial del alcantarillado

La infraestructura del sistema de alcantarillado, que incluye las tuberías o elementos de drenaje y las plantas de tratamiento, representa una inversión enorme en activos físicos para las ciudades. En los últimos treinta años, la mayoría de las ciudades ha invertido en la expansión del sistema de alcantarillado y plantas de tratamiento para suplir a las comunidades, a medida que estas van creciendo. Sin embargo, una proporción relativamente pequeña del presupuesto se ha destinado a la rehabilitación de alcantarillado (AWWA, 2012). De acuerdo con la figura 3, en América Latina, la inversión de mayor capital se destina a energía y transporte, luego indica que la infraestructura de energía y transporte es aquella en la que se ha invertido mayor capital, luego la de telecomunicaciones y, por último, aquella relacionada con los sistemas de agua potable y alcantarillado (menos de 0,3 % del producto interno bruto) (Larde y Sánchez, 2014).

Debido a lo anterior, la mayoría de las ciudades enfrentan el problema de una infraestructura obsoleta (sistema de acueducto y alcantarillado) que necesita reparaciones, rehabilitaciones o renovaciones extensas y continuas (Caradot et al., 2017b).

La rehabilitación de las redes existentes de alcantarillado sanitario es esencial para garantizar condiciones aceptables de funcionamiento de este sistema y, así, salvaguardar la salud pública y los recursos naturales. Esta tarea es costosa, ya que requiere una gran inversión de fondos públicos que deben utilizarse de manera racional (Diogo, Barros, Santos y Temido, 2018). A menudo, los operadores están bajo la presión de minimizar los costos de mantenimiento preventivo y, al mismo tiempo, garantizar un nivel de servicio admisible: en muchos de estos casos, conservan algunas fallas cuyo nivel de riesgo es aceptable. Sin embargo, este enfoque de toma de decisiones no es factible si no se conoce el estado actual de los activos (Stanić, Lepot, Catieau, Langeveld y Clemens, 2017).

Figura 3. América Latina: distribución de las inversiones en infraestructura por sector de infraestructura, 2003-2012 (en porcentajes del producto interno bruto)

Fuente: Unidad de Servicios de Infraestructura de la División de Recursos Naturales e Infraestructura de la Cepal, con datos de Calderón y Servén (2010), Rozas (2010) y datos de Larde y Sánchez (2014).

La planificación estratégica y el funcionamiento de las redes de alcantarillado es uno de los principales componentes de las economías nacionales. Por ejemplo, en Alemania se han invertido 110 000 millones de euros desde 1990 para la gestión de redes de acueducto y alcantarillado, de los cuales para el 2008, 6400 millones fueron invertidos en redes de alcantarillado: el 56 % se ha invertido en la planeación, el diseño y la construcción; mientras que el 44 % en la operación de las redes (Branchenbild, 2011). De acuerdo con algunos informes de análisis de la inversión en actividades preventivas y correctivas en los alcantarillados alemanes (Branchenbild, 2011; Impulse pro Kanalbau, 2014), las inversiones para la reparación, la renovación y la reposición del alcantarillado representan un promedio de 8000 euros por año y kilómetro de red: para una ciudad como Braunschweig (Alemania), con una red de 1800 km, lo anterior implica una inversión anual de más de 10 millones de euros; mientras que para una ciudad como Berlín las inversiones anuales representan hasta 100 millones.

En la mayoría de los países, la tasa actual de remplazo de los sistemas de alcantarillado antiguos suele ser inferior a 1 %: la infraestructura está claramente envejeciendo y la inversión actual no puede mantener el buen estado de las redes. La Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE, 2011) estimó que la inversión de capital requerida para mantener y actualizar la infraestructura de agua en Estados Unidos, para el año 2010, era de 91 000 millones de dólares. Sin embargo, solo 36 000 millones de dólares fueron financiados, dejando un déficit de fondos de capital de casi 55 000 millones. Actualmente, el informe publicado por la ASCE (2017) ha comunicado que la inversión requerida para actualizar y construir el sistema de infraestructura de acueducto, alcantarillado sanitario y pluvial de Estados Unidos supera los 105 000 millones de dólares presupuestados. En Alemania, en los últimos años, la inversión anual para la rehabilitación de alcantarillado fue de aproximadamente 4000 millones de euros; mientras que la necesidad de capital se estimó en más de 7000 millones de euros, lo que indica un déficit de capital de, al menos, 3000 millones de euros (Branchenbild, 2011; Impulse pro Kanalbau, 2014).

Asimismo, un reporte publicado por parte de las Naciones Unidas (2006), Ranking: Competitividad de la infraestructura en América Latina, demuestra que los gobiernos nacionales no han estado invirtiendo suficientemente sus recursos en los sectores de la infraestructura del agua y drenaje urbano en los últimos quince años. Los nuevos gobiernos reconocen que es demasiado baja; la inversión total en acueducto y alcantarillado en esta región asciende a solo 18 000 millones de dólares, un nivel que se debe al menos triplicar al rango de los 60 000-70 000 millones de dólares para que los niveles de infraestructura lleguen a un funcionamiento satisfactorio (CG/LA Infrastructure, 2006). En Bogotá, la inversión anual de rehabilitación y construcción del sistema de alcantarillado alcanza los 27 000 millones de pesos (9 millones de dólares), que corresponde a una tasa de rehabilitación del 0,22 % (Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá [EAAB], 2016).

De manera tradicional, ha sido económicamente factible aplicar estrategias de gestión reactivas, con las cuales se repara cuando ocurren fallas; sin embargo, dicha estrategia será menos viable a medida que los sistemas envejecen y la brecha de financiamiento aumenta (Rokstad y Ugarelli, 2015). En consecuencia, la rehabilitación de los sistemas de alcantarillado ha sido un área de ingeniería civil de particular importancia en tiempos relativamente recientes (véase, por ejemplo, United States Environmental Protection Agency, 1991; Water Research Centre [WRC] y Water Authorities Association [WAA], 1986, 2004; Werey, Dorchies y Mellac Beck, 2006; Almeida y Cardoso, 2010; ASCE, 2011; Black y Veatch, 2013), dado que muchas redes se encuentran en un estado deficiente o degradado, lo cual hace imperativo gestionar de modo racio...

Índice

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• Anteportada
• Portada
• Página de derechos de autor
• Autores
• Contenido
• Siglas
• Figuras
• Tablas
• Prefacio
• Introducción general
• 1. Gestión patrimonial de infraestructura
• 2. Gestión patrimonial del alcantarillado
• 3. Tecnologías para recolectar información de los activos del sistema de alcantarillado
• 4. Evaluación de la condición de los activos de alcantarillado
• 5. Factores que influyen en la vida útil de los activos de alcantarillado
• 6. Métodos/metodologías para predecir las condiciones o daños de los alcantarillados (modelos de deterioro)
• 7. Programas de gestión
• Referencias
• Contracubierta