Revista Ingeniería Civil IC 570 noviembre-diciembre 2016

Espacio del lector

Dirección general Ascensión Medina Nieves Consejo editorial del CICM Presidente

Fernando Gutiérrez Ochoa

Este espacio está reservado para nuestros lectores. Para nosotros es muy importante conocer sus opiniones y sugerencias sobre el contenido de la revista. Para que pueda considerarse su publicación, el mensaje no debe exceder los 900 caracteres.

sumario Número 570, noviembre-diciembre de 2016

FOTO: INFORMEDINFRASTRUCTURE.COM

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MENSAJE DEL PRESIDENTE DIÁLOGO / ESENCIAL, ENTENDER LOS MECANISMOS DE COMPORTAMIENTO REAL DE ESTRUCTURAS / LUIS ESTEVA MARABOTO

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AEROPUERTOS / PROCESO CONSTRUCTIVO DE LAS PISTAS DEL NAICM / JUAN JOSÉ RISOUL ROSAN Y RICARDO HERÍA COVARRUBIAS

/ GENERACIÓN DE OPORTU16 ECONOMÍA NIDADES PARA EL DESARROLLO DE INFRAESTRUCTURA / JOSÉ ANTONIO HERNÁNDEZ BALBUENA

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DESARROLLO / PLANEACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA EN MÉXICO / LUIS E. MONTAÑEZ CARTAXO

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TEMA DE PORTADA: INGENIERÍA GEOTÉCNICA / ASPECTOS TÉCNICOS DEL USO DEL ESPACIO DEL SUBSUELO / ALBERTO JAIME PAREDES

ENERGÍA / COSTOS Y CO EVITADO EN LA GENERACIÓN DE ENER30 GÍAS LIMPIAS / JOSÉ MIGUEL GONZÁLEZ SANTALÓ Y CECILIA MARTÍN 2

DEL CAMPO MÁRQUEZ

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HIDRÁULICA / CURVAS DE FRAGILIDAD DE BORDOS DE ENCAUZAMIENTO Y PROTECCIÓN MARGINAL / MARTÍN RAMÍREZ REYNAGA Y COLS. ALREDEDOR DEL MUNDO / PROYECTO SUBTERRÁNEO CROSSRAIL DE LONDRES

/ LIBRO BELLÍSIMAS PERSONAS / AN48 CULTURA DREU MARTÍN

Vicepresidente

Alejandro Vázquez Vera Consejeros

Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

Aarón Ángel Aburto Aguilar Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Óscar de Buen Richkarday Luis Fernando Castrellón Terán José Manuel Covarrubias Solís Mauricio Jessurun Solomou Roberto Meli Piralla Manuel Jesús Mendoza López Regino del Pozo Calvete Javier Ramírez Otero Jorge Serra Moreno Édgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Óscar Valle Molina Miguel Ángel Vergara Sánchez Luis Vieitez Utesa Dirección ejecutiva Daniel N. Moser da Silva Dirección editorial Alicia Martínez Bravo Coordinación editorial José Manuel Salvador García Coordinación de contenidos Teresa Martínez Bravo Contenidos Ángeles González Guerra Diseño Diego Meza Segura Marco Antonio Cárdenas Méndez Dirección comercial Daniel N. Moser da Silva Comercialización Laura Torres Cobos Victoria García Frade Martínez Dirección operativa Alicia Martínez Bravo Administración y distribución Nancy Díaz Rivera Realización HELIOS comunicación +52 (55) 55 13 17 25

Su opinión es importante, escríbanos a ic@heliosmx.org IC Ingeniería Civil, año LXVII, número 570, Noviembre-diciembre de 2016, es una publicación mensual editada por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Camino a Santa Teresa número 187, Colonia Parques del Pedregal, Delegación Tlalpan, C.P. 14010, México, Distrito Federal. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, ic@heliosmx.org Editor responsable: Ing. Ascensión Medina Nieves. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2011-011313423800-102, ISSN: 0187-5132, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido número 15226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso Sepomex número PP09-0085. Impresa por: Helios Comunicación, S.A. de C.V., Insurgentes Sur 4411, 7-3, colonia Tlalcoligia, delegación Tlalpan, C.P. 14430, México, Distrito Federal. Este número se terminó de imprimir el 31 de octubre de 2016, con un tiraje de 4,000 ejemplares.

Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista IC Ingeniería Civil como fuente.

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110/27.

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Mensaje del presidente XXXVI CONSEJO DIRECTIVO

Ingeniería y cambio climático

A

Presidente Fernando Gutiérrez Ochoa

casi un año de los Acuerdos de París, adoptados en la Conferencia de

Vicepresidentes

las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático en diciembre de 2015,

Sergio M. Alcocer Martínez de Castro

es necesario reflexionar en torno a lo que estamos haciendo desde nues-

Felipe Ignacio Arreguín Cortés

tro ámbito de acción e influencia y el camino que falta para cumplir las metas

Ascensión Medina Nieves Andrés Antonio Moreno y Fernández

nacionales e internacionales con objeto de frenar las emisiones de gases de

Mario Salazar Lazcano

efecto invernadero.

Edgar Oswaldo Tungüí Rodríguez

Los fenómenos naturales que afectan a las ciudades, y en particular a los grupos más vulnerables, son cada vez más agresivos y extremos. Inundaciones como las ocurridas en Villahermosa en 2007 y 2010, en Acapulco en 2015 y cada

Jorge Serra Moreno Alejandro Vázquez Vera Primer secretario propietario Mauricio Jessurun Solomou

vez más a menudo en el Valle de México, así como sequías de intensidad y extensión temporal crecientes en gran parte del país nos plantean diferentes retos.

Primer secretario suplente Aarón Ángel Aburto Aguilar

Es imprescindible la construcción de infraestructura para mejorar la captación de agua de lluvia, usar de forma más eficiente el agua, llevarla adonde no la hay –o adonde es cada vez más escasa– y proteger a la población de las

Segundo secretario propietario Raúl Méndez Díaz

inundaciones, en un contexto en el cual con mayor frecuencia llueve en horas lo

Segundo secretario suplente

que normalmente llovía en días o meses. Esto nos obliga a preparar ciudades

José Arturo Zárate Martínez

resilientes que sean capaces de adaptarse y superar las crisis ambientales de manera exitosa y continúen siendo productivas, sustentables y equitativas.

Tesorero José Cruz Alférez Ortega

La innovación resultado de la investigación y la práctica profesional nos caracteriza a los ingenieros civiles; en ella debemos apoyarnos para seguir cumpliendo con nuestra vocación de servicio a la sociedad ante estos nuevos desafíos que

Subtesorero Mario Olguín Azpeitia

requieren cambios de paradigmas. Sumado a lo anterior, debemos fortalecer

Consejeros

la planeación estratégica sectorial desde lo público y lo privado como un pilar

Ignacio Aguilar Álvarez Cuevas

fundamental para prevenir y actuar ante las contingencias que nos esperan en

Enrique Baena Ordaz

Luis Attias Bernárdez Renato Berrón Ruiz

los próximos años.

Mucho se discute sobre los factores que determinan el cambio climático;

Jesús Campos López Celerino Cruz García

están por un lado quienes sostienen el papel relevante de la actividad humana,

Salvador Fernández del Castillo

y por el otro los que señalan que es un fenómeno natural que se da en ciclos de

Benjamín Granados Domínguez

Juan Guillermo García Zavala

millones de años en el planeta y que la participación humana es irrelevante. No

César Alejandro Guerrero Puente

obstante, en la medida en que asumamos la responsabilidad de actuar, ningún

Carlos de la Mora Navarrete

aporte es desdeñable.

Pisis Luna Lira Simón Nissan Rovero Regino del Pozo Calvete Alfonso Ramírez Lavín Francisco Suárez Fino

Fernando Gutiérrez Ochoa XXXVI Consejo Directivo

www.cicm.org.mx

DIÁLOGO

Esencial, entender el comportamiento real de estructuras Luego del sismo de 1957 nos tocó hacer los primeros trabajos documentados sobre comportamiento de estructuras de mampostería ante perturbaciones semejantes.

Nos propusimos identificar las funciones de amenaza sísmica en cada lugar del país, representadas por las aceleraciones del terreno con determinado periodo de recurrencia; éstas servirían de base para establecer normas de diseño sísmico que tomaran en cuenta un nivel de riesgo aceptable. Esa fue una de las labores en las que México fue pionero.

IC: ¿Qué lo motivó a estudiar ingeniería civil?

Luis Esteva Maraboto (LEM): Hubo una razón muy personal: el hecho de que mi padre, no siendo ingeniero, empezó a hacer construcción. Fue heredero de una fábrica de habanos en Veracruz, donde él nació; la fábrica se incendió y terminó en la Ciudad de México vendiendo terrenos en la colonia Romero Rubio, cerca de la penitenciaría y de la zona del aeropuerto, cuando todo eso era terreno baldío. Algunas personas le pedían ayuda para la construcción, desconozco el porqué, pero entonces empezó a construir casitas. Fue esa experiencia la que me motivó a estudiar ingeniería civil. En un principio dudaba entre ingeniería civil y arquitectura.

Estaba yo convencido de que para hacer construcciones buenas y seguras era preferible estudiar ingeniería, lo que no impide que valore la tarea de los arquitectos. Suelo decir que si los arquitectos construyen sin la participación de los ingenieros, las edificaciones pueden caerse, y que si los ingenieros construyen sin la participación de los arquitectos, muchas veces más vale que las edificaciones se caigan.

IC: Una vez en ingeniería civil, ¿qué determinó que se especializara en estructuras?

LEM: Cuando en el tercer año cursé la materia Estabilidad con el ingeniero Óscar de Buen López de Heredia, él me invitó a trabajar en su despacho. Otro factor determinante fue que, mientras hacía el último año de la carrea, ocurrió el gran sismo de 1957. Terminé la carrera en 1958, fui a estudiar la maestría al Massachusetts Institute of Technology (MIT) y regresé a mediados de 1959 para

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Gustavo A. Madero

Azcapotzalco Miguel Hidalgo

Álvaro Obregón

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Benito Juárez Coyoacán

Venustiano Carranza Iztacalco

Iztapalapa

Tláhuac Tlalpan Xochimilco Zona de Loma: Suelo duro, los sismos son de corta duración.

Zona de Transición: Suelo intermedio entre duro y blando.

Zona de Lago: Suelo blando, favorece la duración de los sismos.

Tipos de suelo en el Valle de México.

enterarme de que mis compañeros de generación me habían hecho socio de un despacho llamado Diseños de Ingeniería Civil, que poco después desapareció.

IC: ¿Cuando aconteció el sismo de 1957 usted no se involucró?

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 570 noviembre - diciembre de 2016

CIRES.ORG.MX

LUIS ESTEVA MARABOTO Ingeniero civil, maestro y doctor en Ingeniería.

Investigador emérito del II UNAM. Consultor en proyectos especiales.

Ha participado en la formulación de diversos reglamentos de construcciones para México y otros países. Miembro fundador de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica, A. C. Premio Nacional de Ingeniería Civil 2015, otorgado por el CICM.

LEM: No. Era un pasante que estaba terminando la carrera; me involucré con lo que se hizo después, ahorita le platico.

Poco después de regresar, a mediados de 1959, me enteré de la existencia del Instituto de Ingeniería de la UNAM (II UNAM) y le fui a pedir chamba al doctor Emilio Rosenblueth, que era el director; él me incorporó y durante una época estuve medio tiempo en el despacho de diseño estructural creado por mis compañeros de generación y medio tiempo como investigador en el II UNAM; más adelante el doctor Rosenblueth me pidió que me integrara de tiempo completo y acepté.

IC: Ya lleva algunos años en el II UNAM… LEM: Tengo una vida aquí, sí.

IC: ¿Qué rescata de su periodo en el MIT? LEM: Me permitió darme cuenta de que la formación que había recibido en la UNAM era muy buena, comparada con lo que sabían mis compañeros. Para mí la maestría fue el paso siguiente para encaminar muchos detalles sobre la especialidad de ingeniería estructural que había visto más o menos superficialmente; además, en esa maestría veía con más profundidad dinámica estructural y llevé también clases de mecánica de suelos, pues no se pueden desligar las cimentaciones de las estructuras.

IC: ¿Cómo califica la experiencia de los estudiantes que optan por hacer estudios de posgrado en el extranjero?

LEM: Yo creo que es una buena experiencia. Siempre resulta positivo oír y ver cómo se piensa y actúa en otros países, especialmente si tienen culturas distintas de la propia. Mi experiencia personal fue, en ese sentido, enriquecedora. Muchos de los conceptos fundamentales de la dinámica estructural los aprendí en esa etapa de mi vida.

IC: Cuando regresó a México en 1959, ¿comenzó a involucrarse en asuntos relacionados con los fenómenos sísmicos desde la ingeniería civil?

LEM: La ingeniería sísmica empezó a desarrollarse mucho en México por esa época. A mi parecer, coincidieron dos hechos: el sismo de gran magnitud que ocasionó tanto daño en la Ciudad de México y el regreso a México del doctor Emilio Rosenblueth, después de haberse doctorado en la Universidad de Illinois en áreas afines a la ingeniería sísmica con el pionero en esa materia, Nathan Newmark. El sismo de 1957 obligó a replantear muchos asuntos; uno de ellos, fundamental, fue la actualización de las normas de diseño sísmico, en la que participé activamente. Me pidió el doctor Rosenblueth que planeara cómo hacer pruebas de muros de mampostería sujetos a cargas laterales, porque se utilizan mucho en el país para construcciones chicas como elementos resistentes ante los temblores.

Nos tocó hacer los primeros trabajos documentados sobre comportamiento de estructuras de mampostería

CENAPRED.UNAM.MX

Esencial, entender el comportamiento real de estructuras

No tenemos tantos laboratorios como es deseable, aunque se han hecho muchos estudios en los del II UNAM.

ante perturbaciones semejantes al sismo de 1957; por otra parte, comenzamos a ocuparnos de las normas de construcción referidas a los fenómenos sísmicos, pero no sólo en la Ciudad de México. Cuando empecé a trabajar con el ingeniero Óscar de Buen se hacía diseño sísmico en México utilizando algunos coeficientes sísmicos tomados de lo que hacían los estadounidenses, no existía práctica basada en nuestra experiencia, que es muy peculiar por el tipo de suelo del Valle de México.

Nos propusimos identificar las funciones de amenaza sísmica en cada lugar del país, representadas por las aceleraciones del terreno con determinado periodo de recurrencia; éstas servirían de base para establecer normas de diseño sísmico que tomaran en cuenta un nivel de riesgo aceptable. Esa fue una de las labores en las que México fue pionero.

IC: Después de casi seis décadas del sismo de 1957 y de tres del de 1985 que afectaron a la Ciudad de México, ¿qué reflexión hace sobre las experiencias de la ingeniería civil mexicana, lo que se dejó de hacer y lo que se hizo apropiadamente?

LEM: Después de la experiencia del gran sismo de 1957 y las consecuencias del de 1985 podemos concluir que no fuimos lo suficientemente estrictos a la hora de la revisión y el establecimiento de medidas precautorias.

Luego del temblor de 1957 se revisaron las normas existentes y se establecieron nuevas con base en los problemas de la Ciudad de México. Se tomó en cuenta el hecho de que se producían aceleraciones de gran magnitud por las características del suelo de esta ciudad, únicas en el mundo en zonas pobladas. No estimamos entonces lo probable que era un temblor de magnitud e intensidad mayor.

Parte de los problemas del sismo de 1985 fue que después de 1957 se subestimó lo que podía ocurrir en un intervalo de tiempo no tan largo. Por otro lado, muchas fallas en las construcciones en la Ciudad de México se debieron a que no se aplicaban estrictamente las normas, fuera por ignorancia o por irresponsabilidad.

De haberse cumplido las normas, aun con todas sus limitaciones, las consecuencias de ese sismo no habrían sido tan catastróficas, me atrevo a opinar.

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Esencial, entender el comportamiento real de estructuras

temblor de 1985, pero ahora se conocen magnitudes mayores. Conforme nos acercamos a la costa, el nivel de amenaza sísmica aumenta.

Cuando llegamos a la Ciudad de México las magnitudes son bastante más bajas, pero se amplifican por el terreno blando de la zona donde estaban los lagos.

Otra zona sísmica del país está en la región del Mar de Cortés en el Golfo de California; una tercera es la del eje volcánico, aproximadamente en el paralelo 19, donde se encuentran, por ejemplo, las ciudades de Toluca y Querétaro.

Zona A. Escasa actividad sísmica y de baja magnitud.

Zonas B y C. Zonas de intensidad intermedia con sismos poco frecuentes.

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Zona D. Sismos muy frecuentes, entre ellos los de mayor magnitud y generación de daños.

Zonas sísmicas de México.

IC: Hoy se observa que cuando en otras partes pobladas del mundo suceden sismos de 5 o 6 grados, incluso 7, las consecuencias son dramáticas, mientras que en la Ciudad de México temblores de esa magnitud no generan afectaciones mayores. ¿Qué opina al respecto?

LEM: Las normas de la Ciudad de México son de las más avanzadas del mundo; las vigentes se revisan periódicamente, porque siempre se está aprendiendo. En 1985 se cambiaron los espectros de diseño, se utilizaron datos de registros ya obtenidos específicamente en la Ciudad de México y se fueron documentando registros de 1957 a 1985. A mí me tocó obtener los primeros mapas de amenaza sísmica en el país a partir de la información sobre la actividad de las fallas sísmicas, así como las primeras funciones de atenuación de la intensidad basadas en nuestra propia información; dichas funciones sirven para estimar la intensidad en un sitio dado a partir de la magnitud y la distancia entre la fuente del sismo y el sitio de interés. En nuestros primeros estudios habíamos usado datos de California, porque no los había de México. Después de 1957 se empezaron a poner instrumentos en la Ciudad de México que nos permitirían conocer con más detalle lo que ocurría en el suelo y las estructuras.

IC: Con base en el mapa sísmico del país, ¿cuáles son los principales puntos críticos y las diferencias más destacadas en cuanto a las repercusiones de un sismo en la Ciudad de México y en otras zonas pobladas?

LEM: La actividad sísmica que afecta a nuestro país está concentrada en varias zonas. En toda la costa sur, desde Nayarit hasta Chiapas, se presentan las mayores magnitudes que nos afectan. En la falla de subducción de la Placa del Pacífico, que se mete bajo la Placa Continental, hay evidencias de temblores con magnitud de 8.6, de lo cual no estábamos conscientes hasta hace un par de años; pensábamos que la mayor magnitud que podía afectarnos era del orden de 8.2, que es la del

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IC: ¿Qué otros aprendizajes han sido resultado de las experiencias y estudios de los últimos años?

LEM: Identificamos las dos maneras principales en que puede fallar una columna de concreto reforzado: si los estribos no resisten la fuerza lateral de los extremos, se agrieta el concreto y cede, esa es una falla frágil.

Existe una falla dúctil cuando en los extremos se estira el refuerzo; recibe este nombre puesto que el acero se comporta de manera dúctil. Las normas establecen factores de seguridad para distintos elementos estructurales de manera que se estimule la falla dúctil antes que la frágil, porque si el sistema alcanza su capacidad ante un mecanismo de falla dúctil, entonces es capaz de disipar la energía que resulta de su respuesta dinámica ante un movimiento sísmico; esto implica la ocurrencia de ciclos de histéresis, los cuales no se presentan si el mecanismo de falla del sistema es de tipo frágil. Estos conceptos de comportamientos no se tenían en cuenta antes de manera explícita.

uuParte de los problemas del sismo de 1985 fue que después de 1957 se subestimó lo que podía ocurrir en un intervalo de tiempo no tan largo. Por otro lado, muchas fallas en las construcciones en la Ciudad de México se debieron a que no se aplicaban estrictamente las normas, fuera por ignorancia o por irresponsabilidad. De haberse cumplido las normas, aun con todas sus limitaciones, las consecuencias de ese sismo no habrían sido tan catastróficas.

IC: ¿Cuándo empezaron a considerarse?

LEM: Los conceptos ya existían hace 40 o 50 años, pero muchas veces no los fijaban los ingenieros estructurales al diseñar; por eso es que las normas deben establecer criterios de seguridad para cada miembro estructural.

IC: ¿Cuáles son las medidas esenciales para reducir, si no evitar, los daños que los sismos producen?

LEM: La primera, comprender qué hay atrás de las normas, entender los mecanismos de comportamiento real de las estructuras, y aquí estoy hablando de edificios, fundamentalmente.

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Esencial, entender el comportamiento real de estructuras

IC: Sin duda el estudio de los casos y la formulación de teorías es fundamental, pero también la práctica, los estudios en laboratorio, el desarrollo de nuevas técnicas y materiales. ¿Cómo considera que se halla México en estos aspectos?

LEM: No tenemos tantos laboratorios como es deseable, aunque se han hecho muchos estudios en los que posee el II UNAM; en la UAM también se ha trabajado bastante, pero es muy poco lo que se hace en el país.

Sin embargo, mucha de la información que se obtiene de otros países es válida, porque son resultados que se establecen de manera normalizada con respecto a las propiedades básicas de los materiales, de las estructuras.

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IC: ¿Qué diferencia hay entre el comportamiento de edificios y otras construcciones, como puentes, presas y túneles?

LEM: Los mecanismos de falla, los conceptos generales, son los mismos; la forma de hacer los análisis de respuesta varía, pero lo hace en términos generales.

Regresando a la pregunta anterior, la segunda medida es estimular las fallas dúctiles antes que las frágiles, la tercera es contar con los factores de seguridad, y una cuarta, hacer los análisis dinámicos adecuados.

Las normas deben establecer criterios de seguridad para cada miembro estructural.

IC: ¿Qué opinión tiene del reglamento de construcciones vigente en la Ciudad de México?

LEM: Creo que lo que se ha venido haciendo con base en la experiencia de 1985 es muy avanzado. En este momento estamos terminando la edición actualizada de las normas técnicas complementarias para que estén listas a finales de 2016.

IC: ¿Qué pasa en otros lugares del país sometidos a fenómenos sísmicos?

LEM: Tenemos otro problema serio: jurídicamente, los responsables de establecer normas de construcción obligatorias son los municipios, pero muchos de ellos no tienen la capacidad técnica ni la comprensión de los medios disponibles para lograr construcciones resistentes a sismos. Ha ayudado en buena medida la disponibilidad del Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, que es un documento de bastante calidad aunque no obligatorio; los ingenieros responsables lo usan, pero otros no.

IC: ¿Cómo califica la labor del Instituto para la Seguridad de las Construcciones en la Ciudad de México?

LEM: Creo que están trabajando con mucha seriedad.

Nos reunimos con sus responsables una vez al mes.

Considero que las normas son bastante buenas y se ha avanzado muchísimo, pero hay que perfeccionar los procedimientos. Sucede que cuando se reporta sobre los proyectos revisados hay fallas, existen bastantes limitaciones, hay todavía deficiencias en la aplicación de las normas.

IC: A propósito de esto último, ¿cuáles son los aspectos que estima insoslayables en la formación de los ingenieros civiles?

LEM: Quienes tenemos la profesión de ingeniería civil debemos estar conscientes de que nuestra carrera no debe tener como prioridad hacer dinero sino servir a la sociedad, y que tenemos que trabajar todos juntos en esa dirección. El beneficio económico no debe ser un objetivo, sino, en todo caso, una consecuencia de nuestro servicio.

uuJurídicamente, los responsables de establecer normas de construcción obligatorias son los municipios, pero muchos de ellos no tienen la capacidad técnica ni la comprensión de los medios disponibles para lograr construcciones resistentes a sismos. Ha ayudado en buena medida la disponibilidad del Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad, que es un documento de bastante calidad aunque no obligatorio; los ingenieros responsables lo usan, pero otros no.

IC: ¿Algo que no le haya preguntado y sobre lo que quisiera comentar?

LEM: Quiero insistir en la necesidad de que haya más trabajo en el ámbito nacional, que nos descentralicemos.

Lo que ocurre en la Ciudad de México es sin duda muy importante, pero son muchas las regiones de nuestro país que requieren más atención de nuestra parte Entrevista de Daniel N. Moser ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a ic@heliosmx.org

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AEROPUERTOS

Proceso constructivo de las pistas del NAICM El Grupo Aeroportuario de la Ciudad de México, entidad responsable de construir, administrar y operar el Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México, ha asignado ya el contrato de Ingeniero Civil Maestro para desarrollar el diseño que constituirá la base para la construcción de los elementos principales del nuevo aeropuerto y sus elementos lado aire: pistas, rodajes y calles de salida rápida, entre otros. grandes complejidades; al mismo tiempo deben atenderse las múltiples oportunidades que surgen en materia de ingeniería y las interacciones interdisciplinarias en aspectos como el suelo, los vientos, las turbulencias, el ruido, la contaminación, la ecología, la economía, la financiación, la seguridad, los diversos procedimientos y las múltiples regulaciones operativas, entre otros.

Precisamente en atención a estos parámetros, el proyecto del NAICM ha sido planificado y desarrollado con estándares internacionales, nuevas tecnologías y certificaciones, como el diseño LEED (Leadership in Energy & Environmental Design) y criterios BIM (building information modeling); se ha optado por mayores y mejores estándares en materia ecológica, de sustentabilidad y de tecnología de la información.

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RICARDO HERÍA COVARRUBIAS Ingeniero civil con diploma en Gerencia de proyectos. Gerente de Operaciones de Sacmag de México, S.A. de C.V. Cuenta con más de 15 años de experiencia en gerencia y control de proyectos en diversos sectores de edificación e infraestructura.

El crecimiento constante de la capital de nuestro país y su zona conurbada, aunado al aumento acelerado de la demanda actual, originaron la congestión del sistema aeroportuario mexicano –y de manera particularmente acusada la saturación del actual Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México–, y si bien ha habido múltiples intervenciones para mejorar su capacidad, éstas no han sido suficientes para desahogar las necesidades del país. Es ése el origen del proyecto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM).

Durante el proceso de planeación, proyección y construcción de un nuevo aeropuerto, es importante tomar en consideración no sólo las principales restricciones que deben enfrentarse para un proyecto de tan

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JUAN JOSÉ RISOUL ROSAN Ingeniero civil con maestría en Estructuras.

Es presidente honorario de Grupo Sacmag, donde suma 49 años de trayectoria con participación en el desarrollo de proyectos de infraestructura, industriales y de edificación.

Figura 1. La primera fase del NAICM incluye las pistas 2 y 3 con sus respectivas calles de rodaje.

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Proceso constructivo de las pistas del NAICM

La planificación del lado aire Para clasificar las áreas operacionales en un aeropuerto, éstas se subdividen en “lado aire” y “lado tierra”. La diferencia entre ambas deriva de sus funciones y actividades; mientras en el lado aire se realizan actividades relacionadas sólo con las aeronaves, sus requerimientos y cuanto a su alrededor sucede, en el lado tierra se facilitan todos los servicios en torno a las necesidades de los pasajeros, incluyendo la intermodalidad de transporte.

El principal reto de un sistema aeroportuario radica en la solución de las restricciones inherentes a la magnitud del proyecto y sus condicionantes, en la capacidad prevista para atender la demanda futura de los servicios y mejoras en la logística de transportación nacional y, al mismo tiempo, en lograr que a largo plazo se constituya en una infraestructura que beneficie el desarrollo económico del país, como portal estratégico hacia economías desarrolladas y emergentes, que minimice los costos operativos, logísticos y de transportación y que propicie la expansión de oportunidades en materia de negocios para diferentes industrias, entre ellas la construcción.

Desde el punto de vista de las operaciones aeroportuarias, la configuración principal de un aeropuerto está definida por el número y orientación de las pistas, así como la ubicación del Edificio Terminal respecto a ellas, y en consecuencia requiere planificación y diseño de infraestructuras complementarias que permitan al propio sistema establecer conexiones rápidas entre todos los elementos: pistas, rodajes paralelos, calles de salida rápida, apartaderos, rutas hacia el edificio terminal, acceso de los pasajeros y otras áreas de carga, militares y de mantenimiento, entre otras, en el menor tiempo posible y cumpliendo con las expectativas de servicio, calidad y demanda para todos los usuarios del aeropuerto.

En aeropuertos de gran tráfico –como el futuro NAICM– resulta imprescindible que todos los subsistemas de operación en el lado aire contemplen elementos de desalojo de las pistas que permitan la mayor inmediatez posible, ya que esta condición está directamente relacionada con la capacidad de aterrizajes y despegues, y por ende con la capacidad del Edificio Terminal.

Figura 2. Esta zona se caracteriza por suelos con arcillas compresibles que presentan asentamientos diferenciales y hundimiento regional constante.

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Figura 3. a) Limpieza de terreno y colocación de capa de 0.5 m de tezontle (actualmente en proceso); b) colocación de segunda capa de tezontle (0.5 m).

Proceso constructivo de las pistas del NAICM

La Organización Internacional de la Aviación Civil (ICAO, por sus siglas en inglés) define como pista de vuelo un área rectangular de un aeródromo terrestre preparado para el despegue y aterrizaje de las aeronaves.

Y existen dos clasificaciones de pistas desde el punto de vista operacional: pistas de vuelo visual y pistas de vuelo por instrumentos.

Uno de los grandes retos en la definición del diseño de la ingeniería para la construcción de las pistas del NAICM y que ha sido una constante de estudio son las condiciones y características del suelo en el sitio. Como se conoce ampliamente, este suelo –de origen lacustre, vaso del ex Lago de Texcoco– es el tema central en el diseño de los pavimentos de las pistas. Las características principales que éstos deben cumplir son: a. La resistencia del pavimento. b. Los márgenes adyacentes al pavimento, que deben resistir la potencia de flujo de aire de las turbinas y el paso de los vehículos de servicio. c. Las franjas de seguridad de la pista deberán poder soportar los equipos de servicio y la posible salida de un avión en un área despejada, drenada y nivelada. d. Los extremos de pista (RESA, por las siglas de runway end safety area) deberán resistir la erosión de superficies sometidas a la potencia de flujo de aire de las turbinas. e. Las áreas de seguridad de los extremos de pista ayudarán a reducir los accidentes de las aeronaves que al aterrizar rebasan el fin de pista en casos de emergencia.

f. La zona de parada deberá soportar ocasionalmente el paso de aeronaves y permitir el aumento de la masa de despegue de las aeronaves. g. Una zona libre de obstáculos, que no está pavimentada, se extiende bajo el control del aeropuerto más allá del extremo de la pista y permite aumentar la masa de despegue autorizada.

Por otro lado, el NAICM ha sido diseñado considerando que el número de pistas también influye en la densidad de tráfico, razón por la cual las pistas 2, 3 y 6 cuentan con distancias de separación suficiente para poder operar como pistas paralelas con aproximaciones independientes y categorizadas para el uso de la aeronave crítica de diseño con categoría F o bien la aeronave Airbus 380. Con ello el NAICM se clasifica como Aeródromo Categoría 4F, de acuerdo con la ICAO.

Soluciones constructivas El comportamiento de los suelos y la estructura de los pavimentos se evaluó y estudió utilizando las distintas soluciones constructivas para los paquetes estructurales de pavimentos; dichas opciones se pensaron considerando factores que permitan una adecuada operación del aeropuerto: la vida estructural del pavimento, el desempeño operacional al paso del tiempo, la compatibilidad con el edificio terminal, así como el calendario y el presupuesto de construcción. Estos factores están regidos por un conjunto de parámetros que indican el nivel de servicio de las pistas; los asentamientos diferenciales que sean a compatibles con las restricciones de la ICAO; la mayor extensión posible del periodo sin mantenimiento menor o mayor de los pavimentos de las pistas. Todo ello se estableció tomando en cuenta los efectos de los asentamientos diferenciales que se presentan en la zona. Adicionalmente, se buscó que el diseño fuera compatible constructivamente, en costo y comportamiento, con los demás factores del aeropuerto. b La experiencia nos ha enseñado que los suelos arcillosos de alta compresibilidad del Valle de México presentan hundimientos diferenciales y de largo plazo debido a la extracción de agua de los acuíferos.

Esta condición junto con la baja capacidad de carga de estas arcillas son factores que en el aeropuerto existente han obligado a llevar a cabo trabajos continuos de renivelación de las pistas, en aras de cumplir con Figura 4. a) Instalación de drenes verticales de 20 m de profundidad, en prolos estándares internacionales de medio; b) instalación de la tercera capa de tezontle (1 m de espesor). operación para aeropuertos.

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Proceso constructivo de las pistas del NAICM

Entre los diferentes métodos de solución de pavimentos para las pistas se encuentran: • Mejoramiento de suelo con precarga de material pesado • Secciones compensadas • Cajón reticulado postensado • Terraplén piloteado Luego de analizarse las diversas opciones, se concluyó que, si bien algunas eran opciones técnicamente viables, los costos de construcción o su mantenimiento las hacían inutilizables. Una vez realizada la evaluación de las soluciones alternativas, el modelo indicaba como mejor solución en lo económico y en cuanto a su ejecución la precarga con material pesado.

Este sistema induce un mejoramiento en las condiciones y capacidades del suelo, al tiempo que provee una estructura adecuada al pavimento de las pistas, correspondiente con las cargas del servicio a las que serán sometidas.

Para llevar a cabo dicho procedimiento, en primer lugar se realiza la nivelación, limpieza y desmonte del terreno natural, con la intención de suprimir elementos prominentes; la eliminación de estructuras, vertederos de desechos y bardas existentes, entre otros, cortando y eliminando arbustos, varillas, matorrales, troncos y setos, desechando escombros, basura y otros objetos o materiales sobrantes que se hallan en la superficie de las áreas designadas para las pistas y rodajes. Luego se extiende una membrana geotextil y una geomalla triaxial sobre la superficie del terreno natural, previniendo la mezcla entre los suelos existentes y la subrasante, agregados o materiales seleccionados para conformar sub-bases, bases o materiales para construir terraplenes y elementos estructurales.

Las capas para el sistema de precarga en el NAICM están conformadas por los siguientes elementos: • Una membrana geotextil • Geomalla triaxial • Primera capa de tezontle (50 cm) • Segunda capa de tezontle (50 cm) • Tercera capa de tezontle (100 cm) • Primera capa de material pesado (100 cm) • Segunda capa de material pesado (100 cm) La primera capa, con un espesor de 50 cm, permite dar soporte a los equipos de construcción durante el extendido y acarreo de los materiales, ya que sin ella sería extraordinariamente difícil y riesgoso realizar cualquier tipo de maniobra, por la baja resistencia de las arcillas altamente compresibles que existen en el sitio; con esta capa se permite la instalación de equipos de monitoreo y control geotécnico, los cuales estarán generando datos durante el tiempo establecido para la precarga e información para otorgar criterios de renivelación y control de los hundimientos diferenciales de manera homogénea durante la consolidación de las arcillas

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a

b

Figura 5. a) Colocación de material pesado para precarga hasta tener un espesor de 2 m; b) consolidación del terreno por efecto de la precarga.

Proceso constructivo de las pistas del NAICM

60.00 m Eje de pista

Off: −37.50 Elev.: 2226.76 Off: −30.00 Elev.: 2226.87

Off: 0.00 Elev.: 2227.32

Margen

7.50 m Margen Off: 30.00 Elev.: 2226.87 Off: 37.5 Elev.: 2226.76

7.50 m

Carpeta asfáltica con polímeros tipo I Base modificada Sub-base Tezontle

Figura 6. Sección de pista tipo.

Tabla 1. Volúmenes de materiales, pistas 2 y 3 Pista 2 Geotextil

Pista 3 2

Geotextil

491,599 m2

2

491,599 m2

492,631 m

Geomalla

492,631 m

Geomalla

Tezontle 2ª capa

2,093,057 m3

Tezontle 2ª capa

1,890,811 m3

Tezontle 3ª capa

3,441,149 m3

Tezontle 3ª capa

3,078,328 m3

Material pesado

5,749,156 m3 Material pesado

Drenes verticales

33,253,614 m

Drenes verticales

5,085,670 m3 27,774,539 m

subyacentes y posteriormente para la colocación de las capas subsecuentes de la estructura de pavimentos.

Una vez terminada la primera capa de tezontle y colocada la instrumentación geotécnica, es extendida una segunda capa de tezontle de 50 cm de espesor, que permitirá la instalación y el hincado de drenes verticales prefabricados a una profundidad promedio de 20 metros (existe cierta variabilidad en la profundidad de la capa dura a lo largo del eje de la pista; aquí se menciona la profundidad de los drenes sin especificar su localización relativa a dicha capa); estos elementos se utilizan en suelos poco permeables para facilitar la disipación de las presiones intersticiales del terreno, y al mismo tiempo permiten aumentar la velocidad de consolidación del suelo blando.

Después de hincar los drenes verticales prefabricados y sus respectivos drenes horizontales, es colocada una tercera capa de tezontle de 1 metro de espesor, la cual permitirá recibir el material pétreo pesado, como parte del procedimiento de la precarga, hasta completar un espesor de 2 metros durante un periodo establecido en el diseño, el cual generará consolidación del terreno por efecto de la precarga en toda la zona. Al terminar el periodo de precarga, el material será retirado hasta las zonas de procesamiento para su utilización en subbases, bases modificadas y pavimentos.

Realizados los trabajos de retiro de la precarga, se procede a nivelar la superficie asentada y consolidada

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hasta la rasante del tezontle en las áreas dispuestas para las pistas y rodajes, para iniciar con el desplante de una sub-base de 15 cm, una base modificada de 65 cm, una base negra de 7 cm y una carpeta asfáltica modificada con polímeros, de 13 cm. Queda entonces una sección tipo, como se muestra en la figura 6.

Durante el proceso de construcción de las bases, la mayor parte de los ductos y demás infraestructura de servicios, como drenaje pluvial del pavimento de la pista, telecomunicaciones y los sistemas de ayudas visuales, deberá estar integrada de manera previa al tirado de la carpeta asfáltica.

Es importante contextualizar la magnitud de esta obra mediante el análisis de la cantidad de materiales requeridos para la construcción de las pistas 2 y 3 (véase tabla 1).

Reflexiones finales Es innegable que para llevar a cabo esta magna obra deberán conjugarse una gran cantidad de esfuerzos de diversos actores del ámbito de la ingeniería civil: planificadores, diseñadores, coordinadores, contratistas, supervisores y expertos que contribuyan innovando en sus respectivos campos para lograr construir una infraestructura que preste servicios de muy alta calidad y logre una larga vida operativa con los costos de mantenimiento más razonables y bajos posibles.

Mucho se ha retrasado la decisión de construir un nuevo aeropuerto para el centro del país; su urgencia es insoslayable. Los retos son muy grandes y reclaman lo que en México ya es una tradición: la puesta en marcha de la ingeniería mexicana para salir airosos de un desafío que a algunos se les antojará imposible; esta vez, como en muchas otras ocasiones, la ingeniería mexicana volverá a demostrar su gran capacidad movilizando hombres, conocimiento y recursos para la construcción del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México, que deberá ser ejemplo y fortaleza de México entero

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ECONOMÍA

Generación de oportunidades para el desarrollo de infraestructura México es un país que requiere mayores niveles de inversión en construcción de infraestructura, pues la que hoy se realiza representa entre 12 y 13% del PIB anual, mientras que en países como India y Corea supera tasas de 30%, y en China está por encima de 40% al año. Nuestro país tiene el gran reto de elevar la calidad de las inversiones públicas y privadas en infraestructura, ya que la productividad de éstas ha sido inferior a la de naciones de similares características como Perú, China, Chile, Brasil y Colombia.

JOSÉ ANTONIO HERNÁNDEZ BALBUENA Licenciado en Economía con maestría en Planeación metropolitana.

Fue subdirector de estudios económicos en la American Chamber of Commerce of Mexico. Actualmente dirige el Centro de Estudios Económicos del Sector de la Construcción en la CMIC, donde ha participado en el diseño, elaboración e implementación del primer Programa de Financiamiento para la Industria de la Construcción junto con Nafin y la Secretaría de Economía.

En los últimos tres años, el porcentaje de inversión en infraestructura como proporción del PIB total nacional ha disminuido, como consecuencia de la caída en la inversión pública. De los recursos destinados a ese rubro (12% del PIB), 9% correspondió a inversión privada y 3% a inversión pública.

La infraestructura es sinónimo de bienestar, de calidad de vida, de equidad, de paz y progreso, de empleo, de oportunidades para todos; pocas actividades o sectores generan tantos beneficios, de manera sostenible y a un menor costo. México ocupa un lugar intermedio en la competitividad de su infraestructura en escala mundial

(57) en la clasificación 2016-2017 del Foro Económico Mundial, de un total de 138 países.

Estado actual de la infraestructura La labor de la ingeniería y de la industria de la construcción en México como responsables de la planeación, diseño y construcción de infraestructura a lo largo de décadas de intenso trabajo ha tenido resultados que deben fortalecerse a la luz de los cambios estructurales aprobados recientemente.

En cuanto a infraestructura básica, particularmente en materia de energía eléctrica, existe una capacidad de

Tabla 1. Inversión en infraestructura 2013-2015 (millones de pesos corrientes)

Año

Inversión privada en construcción de infraestructura (A)

Inversión pública en construcción de infraestructura (B)

Inversión en infraestructura (A + B)

PIB total nacional

Inversión en infraestructura como porcentaje del PIB total nacional

2013

1,482,936

665,362

2,148,298

16,116,130

13.3

2014

1,599,536

650,402

2,249,938

17,251,612

13.0

2015

1,665,427

625,122

2,290,548

18,135,706

12.6

Fuente: Centro de Estudios Económicos del Sector de la Construcción de la CMIC con información del Inegi.

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Generación de oportunidades para el desarrollo de infraestructura

Se cuenta con 865,000 km de líneas eléctricas a lo largo y ancho de la República mexicana.

generar más de 64,500 MW. El 68.7% de la electricidad se genera por medio de energía termoeléctrica, seguido de la hidroeléctrica que aporta 21.9%. La generación en plantas a base de hidrocarburos ha crecido en más del 100% desde 1980; las hidroeléctricas, en cambio, han perdido participación en la capacidad instalada. Hoy en día los hidrocarburos representan cerca de dos tercios de los insumos para la generación de energía.

Se cuenta con 865,000 km de líneas eléctricas a lo largo y ancho de la República mexicana, a través de las cuales se distribuyen 296,342 GWh al año generados principalmente por la Comisión Federal de Electricidad (88.4%) y permisionarios (11.6%).

En infraestructura de transporte, el país cuenta con una red de carreteras y caminos por la que circulan más de 500 millones toneladas de carga y 3,391 millones de pasajeros anualmente.

Del total de la red carretera, 83,000 km son carreteras alimentadoras; 41,000, caminos libres; 9,000 son autopistas de cuota y 169,000 km, caminos rurales. Hoy en día esta modalidad de transporte da servicios a 97% del movimiento nacional de pasajeros y mueve más de 80% de la carga terrestre.

Se cuenta con una red férrea de 26,727 kilómetros de extensión, y el equipo ferroviario transporta más de 45 millones de usuarios y 112 millones de toneladas de carga comercial al año; 55% de esta carga es para comercio interior, 33.8% de importación y el restante 11.2% corresponde a comercio exterior.

El sistema portuario nacional está conformado por 117 puertos y terminales, con una longitud total de muelles que asciende a 214 kilómetros. El movimiento de carga en la red portuaria es de 286 millones de toneladas, con un dinamismo sobresaliente en el manejo de contenedores; el número de pasajeros transportados anualmente vía marítima es de casi 10 millones, entre cruceros y transbordadores.

Existen 76 aeropuertos y 1,393 aeródromos que permiten el transporte eficiente para más de 60 millo-

nes de pasajeros entre nacionales e internacionales. El flujo de mercancía transportada por esta vía ascendió a 582 mil toneladas de carga mediante 1.5 millones de operaciones al año.

En 2016, la inversión física en infraestructura aérea sumó 5,689 millones de pesos. El proyecto de la nueva terminal aeroportuaria de la Ciudad de México representa una inversión de 10 mil millones de dólares, donde la contribución del sector privado corresponde casi a 70% del total. Estos son ejemplos de la importante transformación de México en los últimos años. Sin embargo, se requiere un mayor esfuerzo para seguir impulsando la infraestructura y elevar así los niveles de productividad y competitividad de nuestro país.

Visión estratégica Hasta ahora, mucho se ha proyectado con una visión de corto plazo, limitada a tratar de solucionar las coyunturas; de ahí la importancia de emprender proyectos de infraestructura de gran perspectiva y amplio alcance, así como esperar que con la maduración de las reformas estructurales se detonen las políticas industrial, fiscal y social que impacten favorablemente el desarrollo económico en un mediano y largo plazo.

uuEn 2016, la inversión física en infraestructura aérea ascendió a 5,689 millones de pesos. El proyecto de la nueva terminal aeroportuaria de la Ciudad de México representa una inversión de 10 mil millones de dólares, donde la contribución del sector privado corresponde casi a 70% del total. Estos son ejemplos de la importante transformación de México en los últimos años. Sin embargo, se requiere un mayor esfuerzo para seguir impulsando la infraestructura y elevar así los niveles de productividad y competitividad.

La problemática se deriva, entre otras razones, de la falta de una planeación integral. En general, en nuestro país no está arraigado el concepto de planeación de largo plazo; por ello las empresas relacionadas con la construcción de infraestructura carecen de elementos para programar su desarrollo e incrementar su capacidad técnica, económica y financiera con acceso a tecnología de punta.

Otro factor importante es la carencia de un banco de proyectos perfectamente estudiado y supervisado que contemple tanto los estudios técnico y financiero como la operación, administración y sustentabilidad, y permita la autorización de las licitaciones sin obstaculizar la consecución de los proyectos.

Asimismo, la concentración de los recursos en determinados sectores y zonas geográficas ha limitado la permeabilidad de los beneficios hacia otras regiones, sectores y empresas. Para que el desarrollo de infraes-

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SCT

Generación de oportunidades para el desarrollo de infraestructura

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México tiene una red de carreteras y caminos por la que anualmente circulan más de 500 millones toneladas de carga y 3,391 millones de pasajeros.

El movimiento de carga en la red portuaria es de 286 millones de toneladas, con un dinamismo sobresaliente en el manejo de contenedores.

tructura produzca bienestar generalizado es necesario que sea incluyente y equitativo. Un ejemplo de ello son las Zonas Económicas Especiales (ZEE), concebidas para impulsar el desarrollo económico y social de las áreas geográficas más rezagadas de México, como la región Sureste. Las ZEE establecen una estrategia para crear polos de desarrollo a partir de la delimitación de áreas donde se aplicarán ventajas fiscales y facilidades regulatorias, se construirá infraestructura necesaria y se otorgarán otros estímulos preferenciales, todo con objeto de promover actividades productivas en la región.

El principal reto será vincular a la comunidad originaria de esas regiones con los proyectos. Si las nuevas empresas no encuentran trabajadores con las capacidades necesarias, será difícil que los beneficios permeen a la comunidad. Será importante adecuar políticas educativas y laborales para asegurar la formación de capital humano en estas zonas alineándolas con la futura demanda del inversionista privado.

Las ZEE tendrán éxito si todos los estímulos se dan a la par de una capacitación de los habitantes de la región

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que los ayude a participar en las nuevas actividades económicas. Un estímulo fiscal para detonar la inversión privada en infraestructura sería un incentivo extra.

La caída de los precios del petróleo y la consecuente reducción de los ingresos públicos han dejado poco margen de maniobra.

Ante la reducción de los recursos públicos destinados al desarrollo de infraestructura, para el inversionista privado se abre una gama de oportunidades de participar en proyectos de infraestructura complementaria (carreteras, puertos, aeropuertos, ferrocarriles, telecomunicaciones, proyectos hidráulicos, etc.) que permitan maximizar el beneficio económico y social con una composición de esquemas de financiamiento mixto. Es necesario que los proyectos aeroportuarios, de ferrocarriles y puertos sean impulsados con mayor énfasis por la participación privada, con un sentido de rentabilidad, eficiencia y competitividad. Esto requiere lograr un mejor equilibrio entre los riesgos y la rentabilidad prevista de esos proyectos.

El crecimiento de la población trae como resultado un incremento en la demanda de infraestructura básica, social y productiva para los próximos años, y aunque ya se han realizado avances, se requiere primeramente completar algunos proyectos estratégicos.

uuSi en las Zonas Económicas Especiales las nuevas empresas no encuentran trabajadores con las capacidades necesarias, será difícil que los beneficios permeen a la comunidad. Será importante adecuar políticas educativas y laborales para asegurar la formación de capital humano en estas zonas alineándolas con la futura demanda del inversionista privado. Las ZEE tendrán éxito si todos los estímulos se dan a la par de una capacitación de los habitantes de la región que los ayude a participar en las nuevas actividades económicas.

En el sector carretero es preciso concluir la alineación de los ejes transversales, tal como se hizo con la carretera Durango-Mazatlán; ahora se hace necesario completar la ruta del Pacífico y toda la franja norte que va de Tijuana a Matamoros, e interceptar todos esos ejes para enlazarlos con los longitudinales.

La modernización y el mantenimiento de las carreteras es ideal para trabajar con las asociaciones públicoprivadas, y no solamente con grandes empresas. Se necesita reafirmar este tipo de mecanismos incluyentes que permitan la participación de las empresas de todos los tamaños en los grandes proyectos de infraestructura carretera.

Otros sectores sin duda prioritarios son el educativo y el hospitalario. El importante crecimiento poblacional está en relación directa con las necesidades en esos rubros. Además, la esperanza de vida también ha au-

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Generación de oportunidades para el desarrollo de infraestructura

uuLa modernización y el mantenimiento de las carreteras es ideal para trabajar con las asociaciones público-privadas, y no solamente con grandes empresas. Se necesita reafirmar este tipo de mecanismos incluyentes que permitan la participación de las empresas de todos los tamaños en los grandes proyectos de infraestructura carretera.

mentado, y las personas mayores requieren atención médica especializada.

Con el impulso a la infraestructura se debe buscar ser socialmente responsable promoviendo los temas de sustentabilidad.

Reflexiones finales El Programa Nacional de Infraestructura 2014-2018 busca consolidar a México como un gran centro logístico global de alto valor agregado y para ello se aprovechará de manera integral su privilegiada ubicación geográfica junto con su amplia y creciente red de tratados de libre comercio.

El programa está enfocado en detonar la actividad económica así como la generación de empleos para apoyar el desarrollo de infraestructura con una visión de largo plazo.

Los cambios estructurales recientemente implementados sin duda alguna son parte del fortalecimiento al desarrollo de la infraestructura. Las reformas a diversos marcos jurídicos permiten incentivar la inversión privada en sectores que anteriormente se encontraban reservados al Estado, como energía y telecomunicaciones, y aumentarla en sectores sociales como los de salud, educación y agua.

En ese sentido, con la reforma energética se abren esquemas de participación privada principalmente en la exploración, producción, conducción y distribución de petróleo y gas, así como en la generación de electricidad en todas sus modalidades.

la industria de la construcción se podrán materializar de mejor manera si se complementan capacidades y se suma la experiencia de las compañías participantes.

Por tal motivo, es necesario instaurar acciones y políticas específicas que promuevan el desarrollo de capital humano, la tecnología, el financiamiento y un marco jurídico adecuado para apoyar el crecimiento de las mipyme, al tiempo que fortalezcan a las medianas y grandes empresas promoviendo la especialización y la generación de alianzas estratégicas para sumar capacidades y volverse más competitivas en el mercado no sólo nacional sino también internacional

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En el sector carretero es preciso concluir la alineación de los ejes transversales para enlazarlos con los longitudinales.

La construcción del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México es otro ámbito de oportunidad para la participación de empresas constructoras mexicanas en el desarrollo de proyectos de gran envergadura.

Los proyectos estratégicos que se desarrollarán en el futuro próximo demandarán empresas globales con alta capacidad técnica, tecnológica y de financiamiento.

Las oportunidades que ofrece el mercado mexicano en

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DESARROLLO

Planeación de la infraestructura en México Existe en la Ley de Planeación una grave inconsistencia: por un lado se afirma que la planeación deberá llevarse a cabo con visión de largo plazo, pero por otro se establece que la vigencia del PND no excederá el periodo constitucional que le corresponda.

LUIS E. MONTAÑEZ CARTAXO Ingeniero civil con maestría en Ingeniería, diplomado en Tecnología y administración ambiental y en Dirección de empresas. Director general de ENE-SUS. Consultor en sustentabilidad y temas ambientales.

Miembro de la International Association for Impact Assessment.

Coordinador del Comité de Medio Ambiente y miembro de los comités de Gerencia de Proyectos y Resiliencia de la Infraestructura del CICM.

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En un artículo publicado hace un par de años en esta misma revista (Montañez y Díaz Perea, 2014), se hizo notar la alarmante inconsistencia que presenta la Ley de Planeación mexicana. Por un lado, se dice que “la planeación deberá llevarse a cabo como un medio para el eficaz desempeño de la responsabilidad del Estado sobre el desarrollo integral y sustentable del país”, es decir, con una visión de largo plazo considerando que el desarrollo sustentable implica la procuración del bienestar de las próximas generaciones de compatriotas. Pero por otro se establece que la vigencia del Plan Nacional de Desarrollo (PND) “no excederá del periodo constitucional que le corresponda, aunque podrá contener consideraciones y proyecciones de más largo plazo”.

Así pues, resulta evidente la existencia, en la misma ley, de una grave inconsistencia entre el alcance intergeneracional implícito en la definición de desarrollo sustentable y el plazo de seis años al que se sujeta el PND.

Del Plan Nacional de Desarrollo 2014-2018 se derivaron 14 programas sectoriales, 13 nacionales (incluyendo el de infraestructura, de interés máximo para la ingeniería civil), nueve especiales, dos regionales, uno integral y otro de desarrollo innovador. En total, 40 programas presumiblemente alineados con el PND pero, en gran medida, desvinculados entre sí y todos sujetos a la significativa limitante del “sistema métrico sexenal” mexicano.

Ciertamente, algunas dependencias gubernamentales planean con mayores horizontes, pero se trata de casos aislados. Por ejemplo, la Secretaría de Energía publicó una perspectiva de energías renovables para el periodo 2013-2027 y dio a conocer el Programa de Desarrollo del Sector Eléctrico Nacional 2016-2030; la Ley de Transición Energética establece niveles mínimos de energías limpias para los años 2018, 2021 y 2024; y los 193 estados miembros de la Organización de Naciones Unidas (ONU), incluido México, llegaron a un consenso respecto a una nueva agenda de desarrollo sustentable titulada “Transformar nuestro mundo: la agenda de 2030 para el desarrollo sostenible”.

Por otro lado, la estructura organizacional de las principales dependencias responsables de la infraestructura en México tiene singulares debilidades técnicas.

Las secretarías de Energía (Sener), de Comunicaciones y Transportes (SCT), y de Desarrollo Agrario, Territorial y Urbano (Sedatu), junto con la Comisión Nacional del Agua (Conagua), concentran 96.7% del presupuesto federal destinado a desarrollo de infraestructura (véase

Tabla 1. Hallazgos de la Auditoría Superior de la Federación Dependencia (proyectos)

Incremento respecto al monto contratado

Incremento respecto al plazo original (ẋ = promedio)

SCT (19)

Hasta 131%

De 0 a 1,492 días; ẋ = 500

Pemex y subsidiarias (25)

Hasta 264%

De 167 a 1,663 días; ẋ = 696

CFE (8)

Hasta 51%

De 377 a 754 días; ẋ = 442

Capufe y Conagua (5)

Hasta 35%

De 114 a 1,095 días; ẋ = 257

ASA, LFC, API y otros (7)

Hasta 70%

De 67 a 353 días; ẋ = 228

Conade, IMSS, ISSSTE, Inmegen (5)

Hasta 70%

De 90 a 1,461 días; ẋ = 471

SSP, Senado, INEHRM (6)

Hasta 161%

De 0 a 487 días; ẋ = 187

Entidades federativas (5)

Hasta 92%

De 91 a 1,168 días; ẋ = 329

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Planeación de la infraestructura en México

Programa Nacional de Infraestructura 2014-2018 en DOF, 29 de abril, 2014). En cada una de las tres primeras dependencias existe un titular y tres subsecretarios, y en la Conagua, un director general; además, de la Sener dependen los directores generales de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y de Petróleos Mexicanos (Pemex).

De estos 15 funcionarios del más alto nivel ninguno es ingeniero. Pero no sólo eso, ya de por sí sorprendente, sino que hay muy poca variedad de profesiones en estos puestos: la mayoría son abogados o economistas, o ambas cosas, con estudios de posgrado en esos campos o en administración pública.

En todo el mundo es escaso el personal técnico con experiencia amplia en el desarrollo completo e integral (desde su concepción hasta su operación) de megaproyectos, pues normalmente los tiempos para su gestación y construcción son prolongados y tienen una larga vida útil, por lo que es difícil que alguien participe en más de una decena de esta clase de emprendimientos a lo largo de su trayectoria profesional.

Hay dos aspectos relevantes que parecieran ser desconocidos para administradores públicos, gobernantes y legisladores en nuestro país: a) la inversión en infraestructura, en cualquier parte del mundo, es de largo plazo, por lo que suelen aparecer complicaciones cuando se constriñe a los tiempos políticos; y b) la inversión en una buena y oportuna planeación representa del 3 al 5% del costo total del proyecto, pero reduce el riesgo de no completarlo a tiempo, construirlo sin la calidad debida o rebasar ampliamente el presupuesto original.

Incrementos en monto y plazo de proyectos de infraestructura realizados en México Dicho lo anterior, no resultan sorpresivos los hallazgos de la Auditoría Superior de la Federación (ASF) de la Cámara de Diputados resultantes del estudio que llevó a cabo sobre las causas principales de los incrementos en monto y plazo de ejecución de 80 proyectos de infraestructura realizados en México en el periodo 19992010 (ASF, 2012). La ASF encontró como principales deficiencias la planeación incompleta en cuanto al alcance del proyecto, su rentabilidad y la problemática social y ambiental, así como la ausencia o insuficiencia de algunos estudios previos, entre otros los ambientales.

La ASF concluyó que es grave la repercusión social y económica que provocan los retrasos en la entrada en operación de las obras, así como la generación de sobrecostos con cargo al erario público, y que por esta razón es necesario mejorar la planeación de las obras, particularmente en cuanto a la elaboración oportuna de los proyectos y la supervisión efectiva de todo su desarrollo.

La ASF dividió las causas de falla en cuatro grupos: de planeación y programación; técnicas; económicas; y de ejecución. Concluyó que las dos primeras conforman el 82% de las razones por las cuales hubo incremento en costo y tiempo de los proyectos analizados.

Las principales causas de falla encontradas en estos dos grupos fueron: “Planeación y programación: Se detectaron como principales deficiencias la planeación incompleta en cuanto al alcance del proyecto, su rentabilidad, la problemática social y ambiental, diseño de contratos inequitativos, indefinición del tipo de contratación y la forma de pago considerando las fuentes de recursos para su financiamiento, además de constatarse la falta de coordinación entre los entes para la obtención de licencias y permisos, así como el predominio de decisiones políticas sobre consideraciones técnicas. ”Técnicas: La causa fundamental de los desfases está constituida por el insuficiente desarrollo de los proyectos ejecutivos, lo cual propicia anomalías como la falta de ingeniería de detalle, la indefinición de la tecnología por utilizar en el desarrollo de la obra o la imprecisión del sitio de los trabajos, entre otras. […] se ha constatado que en muchos casos dichos trabajos han iniciado con un proyecto limitado de ingeniería básica. […] ”Otras causas de tipo técnico que se identificaron son la ausencia o insuficiencia de algunos estudios previos como mecánica de suelos, topográficos, geológicos y ambientales, entre otros.”

uuEn todo el mundo es escaso el personal técnico con experiencia amplia en el desarrollo completo e integral (desde su concepción hasta su operación) de megaproyectos, pues normalmente los tiempos para su gestación y construcción son prolongados y tienen una larga vida útil, por lo que es difícil que alguien participe en más de una decena de esta clase de emprendimientos a lo largo de su trayectoria profesional.

Aunque la ASF no se refiere expresamente al diseño de los proyectos, se desprende de estas aseveraciones que las causas llamadas “técnicas” deberían atribuirse más bien a diseño insuficiente, derivado de una mala planeación de las múltiples, variadas y muchas veces complejas actividades a realizar antes de iniciar la construcción de los proyectos. Un resumen de los hallazgos de la ASF se muestra en la tabla 1.

Es pertinente subrayar que la ASF se refiere sólo al costo constructivo. Probablemente encontraríamos también desagradables sorpresas al comparar los costos de operación y mantenimiento de la infraestructura con los montos estimados originalmente. Y también conviene hacer notar que desde 2012 el país ha retrocedido cinco lugares en competitividad de la infraestructura, de acuerdo con un listado realizado en 2016 por la escuela de negocios suiza IMD: pasamos del lugar 48 al nada honroso sitio 53.

Una empresa consultora (McKinsey, 2015) afirma que llevando a cabo acciones efectivas de planeación,

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Planeación de la infraestructura en México

Tabla 2. Sobrecostos de algunos notables proyectos extranjeros y otros mexicanos Proyecto

Sobrecosto (%)

Canal de Suez

1,900

Ópera de Sidney

1,400

Puente Verrazano en NY

280

Autopista del Sol

275

Arteria subterránea de Boston

220

Canal de Panamá

200

Estela de Luz

190

Presa El Zapotillo

160a

Sede del Senado

115

Túnel Emisor Oriente

115

Eurotúnel

80

Línea 12 del metro

70

Presa El Realito

55

Acueducto Independencia

b

Refinería Bicentenario (Tula II)

c

a) Cuatro años detenida su construcción. b) Bloqueo de 9 meses de la carretera México-Nogales. c) Cancelada después de gastar 9,000 millones de pesos.

obtención de las autorizaciones correspondientes, diseño, procuración y construcción de un megaproyecto se pueden lograr ahorros de hasta 25% en su costo, sin comprometer su calidad.

Incrementos en monto y plazo de proyectos de infraestructura en el mundo En el mundo hay casos similares a los señalados en la sección anterior. Una muestra de los sobrecostos de algunos notables proyectos extranjeros y otros mexicanos se presenta en la tabla 2.

Una constante en los proyectos de gran escala es que sobreestiman sus beneficios económicos y subestiman sus costos; destacan entre ellos los de orden ambiental y social. Bent Flyvbjerg, profesor danés de la Universidad de Oxford en el Reino Unido, ha estudiado por varios años estos problemas en megaproyectos en todo el mundo y ha confirmado el uso reiterado y general de una “fórmula maquiavélica” para conseguir la aprobación de proyectos (Flyvbjerg, 2003): costos subestimados + ingresos sobreestimados + impactos ambientales subestimados + efectos en el desarrollo económico sobrevaluados = aprobación del proyecto Tal modo de cálculo, ventajoso para el proponente del proyecto, podría “mejorarse” si agregamos un sumando más, para convertirla en la nueva “fórmula maquiavélica V.2”:

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costos subestimados + ingresos sobreestimados + impactos ambientales subestimados + efectos en el desarrollo económico sobrevaluados + incertidumbre nula = aprobación del proyecto Con fundamento en su dilatada experiencia, Flyvbjerg (2014) señala cuatro impulsores “sublimes” de megaproyectos y sus características (véase tabla 3). También resalta algunos de los aspectos comunes de los megaproyectos que son habitualmente pasados por alto: • Los megaproyectos son inherentemente riesgosos por los horizontes largos de planeación e interfaces complejas.

• Frecuentemente los proyectos son dirigidos por personas sin experiencia suficiente que son cambiadas por otras a lo largo del prolongado ciclo de estos proyectos, con el consiguiente debilitamiento del liderazgo.

uuUna constante en los proyectos de gran escala es que sobreestiman sus beneficios económicos y subestiman sus costos; destacan entre ellos los de orden ambiental y social. Bent Flyvbjerg, profesor danés de la Universidad de Oxford en el Reino Unido, ha estudiado por varios años estos problemas en megaproyectos en todo el mundo y ha confirmado el uso reiterado y general de una “fórmula maquiavélica” para conseguir la aprobación de proyectos.

• El proceso de toma de decisiones, la planificación y la gerencia son típicamente procesos en los que intervienen muchas personas, tanto del sector público como del privado, con intereses encontrados.

• Las aplicaciones tecnológicas y los procesos son en muchas ocasiones únicos, lo que redunda en un “sesgo de singularidad” de planificadores y responsables de la gerencia del proyecto, lo que impide aprender de otros casos.

• Debido a las grandes sumas de dinero involucradas, son comunes los problemas entre dueño y agente, y los comportamientos rentistas.

• La entrega oportuna del proyecto es una actividad de alto riesgo, estocástica, con sobreexposición a eventos extremos con consecuencias masivas negativas.

• Muchas veces hay compromiso excesivo con un cierto proyecto conceptual desde el principio, lo cual resulta en encajonamiento, se deja a un lado el análisis de posibles alternativas y se mantiene ese compromiso en etapas posteriores.

• La evidencia estadística señala que ocurren con frecuencia eventos complejos y no previstos que anulan las holguras presupuestales y de tiempo que se hubieran considerado.

• La desinformación sobre costos, programas de ejecución, beneficios y riesgos es la norma a lo largo de

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Planeación de la infraestructura en México

Tabla 3. Los cuatro impulsores “sublimes” de megaproyectos Impulsor sublime

Característica

Tecnológico

La emoción que experimentan ingenieros y tecnólogos en desarrollar un proyecto que pueda ser “el más grande-el más alto-el más rápido”

Político

El éxtasis de los políticos al construir monumentos para ellos mismos y para sus causas y la visibilidad que esto genera entre el público y en los medios

Económico

El gozo que embarga a los empresarios y sindicatos por hacer mucho dinero de los proyectos, incluidos contratistas, trabajadores de la construcción, transportistas, consultores, banqueros, inversionistas, terratenientes, abogados y desarrolladores

Estético

El placer de diseñadores y de quienes aprecian el buen diseño al construir algo muy grande y a la vez icónico y hermoso, como por ejemplo el puente Golden Gate

los procesos de desarrollo del proyecto y toma de decisiones. Los resultados son tiempo de ejecución excesivo, retrasos y reducción de beneficios, que minan la viabilidad del proyecto durante su implementación y operación.

Riesgos a considerar en proyectos de inversión pública Teniendo en cuenta los notables sobrecostos y dilaciones sufridos por muchos proyectos de la administración pública federal en la reciente historia de México, el 31 de diciembre de 2013 la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP) publicó unos “Lineamientos para el seguimiento del ejercicio de los programas y proyectos de inversión, proyectos de infraestructura productiva de largo plazo y proyectos de asociaciones público privadas, de la Administración Pública Federal”; en su justificación, la SCHP indica considerar conveniente que “las dependencias y entidades identifiquen de manera anticipada, en una matriz de riesgos, aquellos riesgos que se puedan presentar a lo largo de la vida del programa y proyecto de inversión para llevar a cabo las acciones necesarias para evitar, transferir o mitigar los riesgos”.

De acuerdo con esas directrices, las dependencias y entidades debían analizar riesgos de diversos tipos: en la licitación, de construcción/ejecución, ambientales, de

uuEl cambio climático es un tema no sólo de medio ambiente, sino también de desarrollo y seguridad. Es además un problema de equidad inter e intrageneracional, y constituye un tema de riesgo, pues puede afectar negativamente a los países en desarrollo y a las personas pobres que ahí habitan, así como a las futuras generaciones. fuerza mayor, legales y regulatorios, políticos/sociales, de mercado, en la operación y mantenimiento, en los ingresos y financieros. Pero al cabo de poco más de un año, de manera inexplicable, la misma SHCP publicó el 20 de febrero de 2015 unos nuevos lineamientos con el mismo título, con lo que quedaron abrogados los de 2013 y se dejaron “sin efecto las disposiciones relativas

a la matriz de riesgos; así como el anexo respectivo y el procedimiento que le era aplicable”.

Cabe destacar un tema de singular importancia asociado a los riesgos ambientales enunciados en 2013 por la SHCP. Es el referente a los efectos del cambio climático que se están experimentando en todo el mundo, en especial en países tropicales como México. El cambio climático es un tema no sólo de medio ambiente, sino también de desarrollo y seguridad, que potencialmente pone en riesgo la disponibilidad de comida, agua y por lo tanto la seguridad humana; la economía (pérdida de bienes y servicios ecosistémicos); las medidas para reducir la pobreza y los medios de subsistencia de los pobres; la salud humana; los esfuerzos para reducir la pérdida de biodiversidad y la degradación de los ecosistemas; y la seguridad personal, nacional y regional (Watson, 2010).

El cambio climático es además un problema de equidad inter e intrageneracional, y constituye un tema de riesgo, pues puede afectar negativamente a los países en desarrollo y a las personas pobres que ahí habitan, así como a las futuras generaciones

Referencias ASF (2012). Problemática general en materia de obra pública. México: Cámara de Diputados.

Flyvbjerg, B. (2003). Machiavellian tunneling. World Tunneling 43.

Flyvbjerg, B. (2014). What you should know about megaprojects and why: An overview. Project Management Journal (2)45: 6-19.

McKinsey & Co. (2015). Megaprojects: The good, the bad and the better. McKinsey and Company.

Montañez, L., y F. J. Díaz Perea (2014). Desarrollo sustentable, concepto cupular e integrador del proceso de planificación de la infraestructura. IC Ingeniería Civil 545: 30-34 México: Colegio de Ingenieros Civiles de México. Disponible en: https://issuu.com/ cicm_oficial/docs/ic545_final Watson, R. T. (2010). Risk in the context of climate change. Memorias del Simposio Especial sobre Cambio Climático y Evaluación de Impactos. Disponible en: www.iaia.org Esta es una versión parcial y resumida de la conferencia del mismo nombre que presentó el autor en julio de 2016 en el marco del ciclo Diálogos con Ingenieros organizado por el CICM. Las conclusiones aparecerán en un próximo artículo complementario de este tema. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a ic@heliosmx.org

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INGENIERÍA GEOTÉCNICA TEMA DE PORTADA

Aspectos técn del espacio d En este trabajo se abordan los aspectos ingenieriles y de normativa técnica del uso del espacio del subsuelo para obras subterráneas así como la planeación de uso del subsuelo. Finalmente, se presentan algunas conclusiones y sugerencias.

ALBERTO JAIME PAREDES Doctor en Ingeniería civil con especialidad en Ingeniería geotécnica y Geotecnia ambiental y sísmica.

Investigador titular del II UNAM. Fue gerente de Protección Ambiental de la CFE y subdirector general técnico de la Conagua.

Miembro de las academias Mexicana de Ciencias y de Ingeniería. En 1988 recibió el premio Manuel González Flores de la SMIG a la Investigación en Geotecnia.

El empleo del espacio del subsuelo tiene ventajas de por lo menos cuatro tipos: económicas, funcionales, sociales y ambientales.

Algunas ventajas económicas son: a) permite tener una estructura urbana más compacta, con el consecuente ahorro en inversión, operación y mantenimiento; b) es posible reservar el terreno superficial para actividades primarias como recreación, trabajo y vivienda, y el subterráneo para usos secundarios como el tránsito de vehículos, estacionamientos, etc., lo cual mantiene o incrementa el valor de la propiedad superficial.

Las ventajas funcionales son, entre otras: a) permite un tráfico más fluido al no haber intersecciones de calles; b) incrementa la seguridad en la transportación (menos accidentes de peatones y usuarios); c) abre nuevas vialidades o espacios para estacionamiento sin tener que expropiar predios. Una desventaja es la conexión

de la red de tráfico subterráneo con la superficie, que en ocasiones es todo un reto técnico.

Desde el punto de vista social, el uso del espacio del subsuelo permite mejorar la calidad de vida en las zonas urbanas; se disminuyen los tiempos de desplazamiento por transporte tanto público como privado. También se pueden aumentar las zonas de esparcimiento comunitario en la superficie.

Las ventajas de tipo ambiental son diversas. Las obras subterráneas ayudan a mantener el paisaje natural y no afectan las condiciones naturales superficiales de la zona. Adicionalmente, reducen la contaminación por ruido del tráfico y la visual. Impiden afear el entorno al ocultar instalaciones como subestaciones eléctricas, cables y postes. El transporte público subterráneo requiere unidades con la más alta tecnología (tipo metro), lo cual redunda en una menor contaminación por emisiones de

Vía pública Alineamiento 0m 0.0 0.45 m

1

2

Energía eléctrica

Comunicaciones (teléfono, etc.)

Gas

0.50 m

0.80 m

0.50 m

3

Agua

Postes y árboles

0.60 m

0.60 m

4

Comunicaciones Conductores primarios

Nivel banqueta o superficie de rodamiento 5 m

Drenaje pluvial y sanitario

0.75 m

(Tuberías o conductos no mayores de 30 cm Ø)

Figura 1. Norma de tipo geométrico para colocar infraestructura urbana subterránea.

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Aspectos técnicos del uso del espacio del subsuelo

nicos del uso el subsuelo gases y un menor gasto energético por pasajero. Además, auxilia en la preservación de los valores culturales de las ciudades, ya que no altera la fisonomía del paisaje urbano (centros históricos, sitios arqueológicos, etc.).

Una desventaja es que la construcción subterránea puede abatir el nivel freático y provocar asentamientos de corto o largo plazo en estructuras vecinas. Además, el trabajo bajo tierra, sin ventanas, produce en el empleado menos satisfacción que en la superficie.

El uso del espacio del subsuelo incrementa los costos de construcción. Hay que aclarar, sin embargo, que al comparar alternativas entre obras subterráneas y superficiales, al costo de las primeras deberá restarse el beneficio, en términos de dinero, que aportan las ventajas económicas, sociales y ambientales de dichas obras, como se verá adelante.

Vía pública o terreno vecino Anclas

Muros de contención

Anclas

Estabilización de laderas naturales o cortes

Vía pública o terreno vecino Vía pública o terreno vecino Anclas

Excavación profunda

Túnel Anclas Figura 2. Uso de anclas en excavaciones, obras subterráneas y elementos de soporte.

Usos del subsuelo El espacio del subsuelo puede emplearse para infraestructura municipal, transporte y vialidades, recintos comerciales e infraestructura mayor, entre otros. La infraestructura municipal comprende principalmente las redes de abastecimiento de agua, electricidad, teléfono, gas, comunicaciones en general y red de drenaje urbano.

Esta infraestructura, en prácticamente todos los casos, puede alojarse en el subsuelo de las vías públicas.

El empleo del subsuelo para transporte y vialidades es cada vez más frecuente en las ciudades. Así se construyen metro, calles, carreteras, trenes metropolitanos, pasos a desnivel subterráneos y túneles. En ocasiones son obras mixtas, una parte subterránea y otra superficial.

También se pueden construir bajo tierra, con ventaja, centros comerciales, estacionamientos, museos, salas

de arte, etc. Asimismo es posible construir infraestructura mayor, como plantas de tratamiento de agua y de basura, termoeléctricas, subestaciones eléctricas, centrales telefónicas y drenaje mayor. Otras estructuras que se alojan en el subsuelo son bodegas de usos múltiples y poliductos para transporte de energéticos.

Aspectos ingenieriles, normativa técnica El uso del espacio del subsuelo está regulado en diversos instrumentos legales en México. La clara definición de la propiedad del subsuelo, sin ambigüedades, permitiría precisar si es posible o no atravesar a profundidad terrenos distintos de los públicos y, en su caso, qué tipo de obras comunitarias podrían hacerlo. Sin embargo, más allá de eso, para resolver este aspecto hay que tomar muy en cuenta factores técnicos específicos de cada ciudad. Así, la geología y la estratigrafía locales

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Aspectos técnicos del uso del espacio del subsuelo

desempeñan un papel preponderante para determinar la profundidad razonable, más allá de la cual el subsuelo se podría considerar como un bien público. Esto sin impedir la construcción de obras, sótanos y cimentaciones profundas en terrenos privados (en general, no públicos). En las vías públicas se pueden seguir construyendo obras subterráneas utilizando todo el subsuelo.

En cualquier caso, es necesario desarrollar la normativa técnica adecuada que permita un empleo seguro del subsuelo y minimice la posibilidad de interacciones negativas entre los diferentes usos. Para ello, las normas técnicas deben incluir los aspectos de diseño, construcción, operación y mantenimiento.

En el Distrito Federal, el Reglamento de Construcciones en su artículo 19 señala que “las instalaciones subterráneas para los servicios públicos de teléfonos, alumbrado, […] deberán canalizarse a lo largo de aceras o camellones. Cuando se localicen en aceras deberán distar por lo menos 50 cm del alineamiento oficial”. En el párrafo 3 añade: “El gobierno del DF fijará en cada caso las profundidades mínima y máxima a la que deberá alojarse cada instalación y su localización en relación con las demás instalaciones.”

uuEl uso del espacio del subsuelo incrementa los costos de construcción. Hay que aclarar, sin embargo, que al comparar alternativas entre obras subterráneas y superficiales, al costo de las primeras deberá restarse el beneficio, en términos de dinero, que aportan las ventajas económicas, sociales y ambientales de dichas obras.

Este artículo hace una regulación vaga de tipo geométrico, muy general. Además, la autoridad se hace responsable de fijar las profundidades y localización con respecto a las otras instalaciones. El reglamento no indica cuáles son los criterios, el método o la norma técnica que se empleará para ello. Por tanto, el usuario queda desprotegido porque depende del servidor público en turno, y por otro lado es injusto para éste, que no cuenta con un procedimiento objetivo para ejercer el acto de autoridad.

En otros países existen regulaciones para infraestructura urbana de tipo geométrico como las que se muestran en la figura 1. Ahí se reservan profundidades mínimas y máximas para los diferentes usos, así como zonas a partir del alineamiento para cada usuario, que incluyen la colocación de postes y árboles.

También hay normas para la construcción de anclas en el subsuelo (véase figura 2). En ellas se exige a quien pretende usarlas recabar información de las estructuras subterráneas adyacentes y de las que en el futuro podrían construirse, tales como excavaciones, infraestructura urbana y túneles, así como los detalles relativos al nivel freático, todo ello para determinar la posibilidad de emplear o no tales elementos de soporte.

Una visión general típica del uso del espacio subterráneo

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urbano se proporciona en la figura 3 (JTA, 2000). En ella se observa que se definen profundidades en función del tipo de suelo y roca encontrados y la posibilidad de cimentar edificios y otras estructuras.

El artículo 37 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal (RCDF) indica: “El gobierno del DF determinará las zonas de protección a lo largo de los servicios subterráneos tales como viaductos, pasos a desnivel inferior e instalaciones similares, dentro de cuyos límites solamente podrán realizarse excavaciones, cimentaciones, demoliciones y otras obras previa autorización especial del DF.” No están definidos los criterios para hacer tal zonificación ni los elementos que se tomarán en cuenta para otorgar o negar la autorización.

En el artículo 56, párrafo VI, se mencionan unas normas técnicas complementarias relacionadas con instalaciones subterráneas, pero no han sido publicadas. Es necesario elaborar un reglamento de uso del subsuelo del espacio urbano y unas normas técnicas complementarias. El nuevo reglamento y las normas técnicas deberán incluir no sólo consideraciones geométricas; hay que añadir otros factores como compatibilidad de usos; cruces de instalaciones; métodos constructivos; acceso para mantenimiento, reparaciones y emergencias; riesgo sísmico; asentamientos; efectos ambientales e integridad de la obra. También debe incluirse la interacción con cimentaciones de obras y anclajes.

En relación con las licencias de construcción para infraestructura urbana subterránea, se propone que la autoridad sea únicamente la Secretaría de Desarrollo Urbano del gobierno de la Ciudad de México con el visto bueno de la Secretaría de Obras y las alcaldías correspondientes. Lo mismo respecto a las excavaciones profundas para edificios y construcciones subterráneas.

De manera similar, en otras ciudades del país se podrían adoptar las sugerencias hechas en los párrafos anteriores. En escala federal se podría proponer una ley que regule el uso del espacio del subsuelo, lo que daría un marco general nacional. Además, se precisaría la propiedad del subsuelo.

Planeación de uso del suelo La planeación del uso del subsuelo urbano posibilita: 1) proteger más adecuadamente el ambiente y los terrenos históricos; 2) promover un desarrollo más armónico de las ciudades al incluir el uso del subsuelo en su ordenamiento territorial; 3) promover el desarrollo de métodos para el mapeo de estructuras existentes; 4) promover la zonificación del subsuelo espacialmente y en profundidad en función de la geología local y de las condiciones geotécnicas; 5) colectar y, en su caso, elaborar los planos de localización de las diferentes obras subterráneas y permitir su consulta pública; 6) coordinar a los usuarios, y 7) proponer leyes y reglamentos que contemplen al espacio del subsuelo como un recurso valioso para las ciudades y que normen su empleo.

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Aspectos técnicos del uso del espacio del subsuelo

Organismo coordinador autónomo Es difícil conseguir información de las instalaciones colocadas en el subsuelo; a veces no existe. ¿A quién acudir para obtenerla? Hay confusión respecto a normas y reglamentos

28

Alineamiento

Nivel de suelo

El espacio subterráneo es un recurso que en conjunde uso o éstos son inexistentes. Tampoco hay claridad to con el superficial permite resolver de manera armónica en cuanto a la autoridad. ¿Es materia federal, estatal o el suministro de bienes y servicios, transporte, vialidades municipal (o de las alcaldías, en el caso de la Ciudad de e infraestructura mayor de los centros urbanos. Por México)? No hay normas que indiquen si es compatible tanto, debe formar parte del ordenamiento territorial de o no una instalación con otras. Las entidades federalas ciudades. les, estatales y municipales tanto como las empresas Para el uso del espacio del subsuelo las ciudades que tienen estructuras subterráneas no se coordinan requieren elaborar su propio plan estratégico que conadecuadamente para hacer sus trabajos ni compartir temple colectar y diseminar información geotécnica, información. así como la localización de infraestructura subterránea, También se pueden encontrar instalaciones muniespacios congestionados y disponibles, además de una cipales en las vialidades prácticamente a flor de tierra, zonificación espacial (en las tres dimensiones) para usos debajo de las banquetas o de la calzada, cruzándose del subsuelo. Los sistemas de información geográfica por encima o por abajo. Ni las entidades públicas ni las actuales pueden ser usados con ventaja para este fin. empresas privadas cuentan con un manual de proceA manera de ejemplo, se propone que en el apartado dimientos, o no lo siguen. Los usuarios del subsuelo de los programas de desarrollo urbano y ordenamiento en su conjunto carecen de un manual de planeación, territorial de la Ley de Desarrollo Urbano de la Ciudad construcción, diseño, compatibilidades, operación, de México se incluya el espacio del subsuelo como una mantenimiento, atención de emergencias, intercambio alternativa adicional y complementaria al uso del suelo de información y atención al público. superficial.

Lo anterior indica la necesidad de crear un orgaEn la planeación, los costos son esenciales para la nismo coordinador autónomo con personal de tiempo toma de decisiones. Como ya se mencionó, el costo completo patrocinado por todos los usuarios. Este de la construcción subterránea es mayor que el de la organismo tendría como funciones coordinar a las disconstrucción en superficie en el plazo inmediato. Sin tintas instancias para agilizar la obtención de permisos, embargo, la comparación entre alternativas no debe promover la atención de emergencias por los usuarios ser hecha cuantificando directamente sólo los costos del subsuelo responsables, proporcionar información de inmediatos de los proyectos. A la opción subterránea las instalaciones subterráneas, planos de localización, se deben restar, en términos monetarios, los beneficios leyes, reglamentos y normativa técnica en la materia. ambientales, sociales y funcionales que acarrea el uso del subsuelo en el mediano plazo; por ejemplo, disminuir Conclusiones los tiempos perdidos por traslados se transforma en Es necesario hacer una revisión (en su caso, elaborahoras-hombre ahorradas que se pueden valuar econóción) de leyes y reglamentos para que se facilite emplear micamente. La disminución de gases contaminantes el espacio del subsuelo sin ambigüedades. Además, a la atmósfera al usar un transporte como el metro es que dicho espacio se incluya como un recurso adicional también un beneficio que puede expresarse en términos para fines del ordenamiento territorial de las ciudades. económicos, así como el ahorro en energéticos. La preservación de los Propiedad privada Vía pública sitios históricos y del paisaje de una Avenida Parques ciudad la hace más agradable y atrae más turismo, o impide que lo pierda, lo cual se puede valuar. Esto último Servicios queda muy bien ilustrado por los Edificios Edificios municipales centros históricos de ciudades como Centro comercial, Guanajuato, Querétaro, Morelia, Pueestacionamientos bla y otras, donde las instalaciones aéreas de teléfonos, electricidad, Metro Calles Drenaje etc., y algunos estacionamientos púInfraestructura blicos se cambiaron por instalaciones –5 ~ 10 m mayor* subterráneas.

Metro Calles de drenaje Pilas o pilotes –50 m

Pilas o pilotes * Subestaciones de potencia, plantas de bombeo, plantas de generación de electricidad.

Figura 3. Zonificación para usos del subsuelo.

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Aspectos técnicos del uso del espacio del subsuelo

uuEn relación con las licencias de construcción para infraestructura urbana subterránea, se propone que la autoridad sea únicamente la Secretaría de Desarrollo Urbano del gobierno de la Ciudad de México con el visto bueno de la Secretaría de Obras y las alcaldías correspondientes. Lo mismo respecto a las excavaciones profundas para edificios y construcciones subterráneas.

Las ciudades y regiones metropolitanas deben elaborar un Reglamento de Uso del Espacio Urbano del Subsuelo y unas normas técnicas complementarias. El nuevo reglamento y las normas técnicas deberán incluir no sólo consideraciones geométricas. Hay que añadir otros factores como compatibilidad de usos; cruces de instalaciones; métodos constructivos; acceso para el mantenimiento, reparaciones y emergencias; riesgo sísmico; asentamientos, efectos ambientales e integridad de la obra, e incluir la interacción con cimentaciones de obras y anclajes.

Las ciudades y regiones metropolitanas deben elaborar su propio plan estratégico para el uso del espacio del subsuelo que contemple colectar y diseminar información geotécnica, la localización de infraestructura

subterránea, espacios congestionados y disponibles, además de una zonificación espacial (en las tres dimensiones) para usos del subsuelo.

En ciudades tales como México, Monterrey, Guadalajara y otras es necesario crear un organismo autónomo de coordinación del uso del subsuelo. Sus funciones serían coordinar a las distintas instancias, agilizar la obtención de permisos, promover la atención de emergencias por los usuarios del subsuelo responsables, proporcionar información de las instalaciones subterráneas, planos de localización, leyes, reglamentos y normativa técnica en la materia, y poner en contacto a usuarios y autoridades y a éstas con los interesados Referencias Japan Tunnelling Association, JTA (2000). H. Takasaki, H. Chikahisa y Y. Yuasa. Planning and mapping of subsurface space in Japan. Tunnelling and Underground Space Technology (3)15.

Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal. Diario Oficial de la Federación. México. 29 de enero de 2004. Texto consultado vigente, septiembre de 2014.

Este trabajo es una versión parcial, revisada y actualizada del artículo “Uso del espacio del subsuelo”, elaborado por el autor en 2004 (II UNAM). ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

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ENERGÍA

Costos y CO2 evitado en la generación de energías limpias En este trabajo se analiza la participación de energías limpias en la generación de electricidad en México desde el punto de vista de los costos y las emisiones de CO2 evitadas. Se comparan los costos de la generación eléctrica mediante tecnología solar fotovoltaica con los de energía nuclear y de ciclo combinado a gas natural con captura y secuestro de carbono.

JOSÉ MIGUEL GONZÁLEZ SANTALÓ Ingeniero mecánico electricista y doctor en Ingeniería mecánica. Fue director de la división de Ciencias Básicas e Ingeniería de la UAM y de la División de Sistemas Mecánicos en el antiguo IIE. Miembro de la Academia de Ingeniería de México.

CECILIA MARTÍN DEL CAMPO MÁRQUEZ Ingeniera en energía y doctora en Ingeniería nuclear. Académica en la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Dirige el proyecto Sistema de Modelación Integral del Sector Energético de la Sener.

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Sin capacidad de almacenamiento, la energía solar a Metas de generación eléctrica anual instalar se limita a la demanda máxima del sistema, y la con energía limpia energía generada, al 15-20% del consumo. Otras tecnoLas fuentes de energía limpia en México generan actuallogías, como la nuclear, la geotérmica y la de ciclo commente alrededor de 25% de la electricidad. Las metas binado a gas natural con captura y secuestro de carbono de generación de este tipo de energía adoptadas por el (NGCC+CCS, por las siglas en inglés de natural gas comgobierno de México en la “Estrategia de transición para bined cycle + carbon capture and sequestration), no están promover el uso de tecnologías y combustibles más limitadas. Los costos de energía generada con tecnologías limpios” establecen 35% para el año 2024 y 50% para solar y nuclear son muy sensibles a la tasa de descuento 2050. La generación de energía limpia incluye: que se aplique para estimar el valor presente, mientras • Cualquier generación con base en combustibles aquéllos de la generada con tecnología NGCC+CCS son fósiles que posea tecnología de captura y secuestro sensibles al precio del gas. Los costos de las emisiones de carbono. evitadas con energía solar y nuclear son muy parecidos.

• Hidroelectricidad.

Para el caso de ciclo combinado, los costos de emisiones • Nuclear. evitadas dependen en gran medida del precio del gas; para precios meGráfica 1. Costos de generación de la energía solar para 4.34 y 6 horas de operación al día nores a 5.5 dólares/MBTU, con tasas de descuento de 4%, resultaría más Costos directos y totales en dólares/MWh en función de la tasa de descuento económico evitar las emisiones con 200.00 la incorporación de la tecnología de captura y secuestro de carbono que 150.00 con energía nuclear o solar.

México debe aumentar su cre100.00 cimiento económico y la calidad de vida de su población, que no puede 50.00 alcanzarse sin la equidad de oportunidades. Las estrategias institucionales 0.00 son la clave para poner a nuestro país 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 en el camino del desarrollo sustentable que conjunta equilibradamente Costo directo 4.34 h/d Costo total 4.34 h/d los pilares económico, energético, Costo directo –6 h/d Costo total –6 h/d ambiental e institucional.

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Costos y CO2 evitado en la generación de energías limpias

• Cualquier fuente de energía renovable (eólica, solar, bioenergía y geotérmica, entre otras).

• Cogeneración eficiente (término que se aplica a las plantas de cogeneración que cumplen con los criterios de la Comisión Reguladora de Energía).

Tabla 1. Costos de generación con diversas tecnologías Concepto

NGCC*

Inversión overnight (dólares/kW)

500

4,500

6,000

94,300

Gastos fijos Opex (dólares/kW)

Nuclear**

Se calculó con precios

NGCC+CCS 1,500

20% uso adicional

Combustible del gas variables entre 11.33 dólares/kWh de combustible en A fin de cumplir con sus compro2 y 14 dólares/MBTU el ciclo combinado misos ambientales, México requiere el uso intenso de energías limpias.

Dos años con tres Seis años con Tiempo de La energía solar es la fuente renovapagos iguales siete pagos iguales Cuatro años construcción ble con mayor disponibilidad, y sus durante el periodo durante el periodo costos han disminuido considerableFactor de planta (%) 90 90 mente en los últimos años. El problema fundamental para la aplicación *CFE, 2015. **Cálculos de C. Villanueva, 2016; EIA, 2013. más intensiva de esta energía es su intermitencia. La radiación solar para generar energía eléctrica se tiene disponible durante 4 a uuLa energía solar es la fuente renovable con ma6 horas diarias, dependiendo de la ubicación geográfica yor disponibilidad, y sus costos han disminuido y de la época del año. Esto implica que se requiere o bien considerablemente en los últimos años. El probleun sistema de almacenamiento de energía que permita ma fundamental para la aplicación más intensiva de guardar los excedentes durante las horas de generación esta energía es su intermitencia. Esto implica que y abastecer al sistema durante el resto del tiempo, o un se requiere o bien un sistema de almacenamiensistema de respaldo.

Para almacenamiento a gran escala se está consito de energía que permita guardar los excedentes derando la producción de hidrógeno por electrólisis del durante las horas de generación y abastecer al sisagua aprovechando energías renovables o energía nutema durante el resto del tiempo, o un sistema de clear, sistemas cuyo desempeño está aún por verse. Otra respaldo. opción de almacenamiento de energía son los sistemas de rebombeo. La capacidad de respaldo debe ser un sistema despachable, con alta disponibilidad y con poside planta, es decir, el porcentaje de horas de operación bilidad de operar con arranques y paros para compensar efectivas en el año, puede variar de sitio en sitio, pero se la intermitencia. Las hidroeléctricas y las centrales de gas consideró un valor típico de 17%, calculado a partir de danatural sí se prestan para la operación intermitente, y el tos históricos de las plantas de generación en varios paíciclo combinado representa una mejor opción debido a ses y de la planta solar de Coahuila; deberá actualizarse sus altas eficiencias, cercanas al 60%, mientras que las a partir de datos de plantas en México al acumular expeturbinas a ciclo abierto sólo llegan a valores cercanos riencia (solarcoahuila.com). La vida útil de la planta es de a 40%. Las otras tecnologías limpias consideradas en 25 años y el tiempo de construcción es de 2 años. La este trabajo, la nuclear y la NGCC+CCS, no requieren inversión se consideró en el nivel actual de 1,440 dólacapacidad de respaldo. res/kW. Se supuso que la inversión se cubre en tres pagos iguales, con lo que se calcula el valor de la inversión al Costos de la generación solar fotovoltaica inicio de operaciones y se trasladan los valores de los Los costos de inversión para la generación de energía pagos en el tiempo mediante la tasa de descuento. El solar fotovoltaica son los correspondientes a la adquisicosto anual de la inversión se calculó como la anualidad ción de los equipos y a la construcción. Los costos de requerida para amortizar el total de la inversión en el operación se limitan al mantenimiento y el personal que tiempo de vida útil de la planta. se emplea en la operación de la planta, ya que no los Los costos anuales de operación y mantenimiento hay por el uso del energético primario. Los costos de son el 0.6% de la inversión overnight. En la gráfica 1 se la inversión han variado de manera importante en los presentan los costos correspondientes a una operación años recientes y siguen cambiando, pero en este trabajo de 4.34 horas al día y a una de 6 horas diarias, y se aprese toman los presentados por Chase (2014). El costo cia el fuerte impacto del factor de planta. por kilovatio instalado disminuyó de 3,420 dólares en Para una capacidad dada de una central solar, se 2010 a 1,440 dólares en 2015, y se espera que llegue a requiere una capacidad igual de una tecnología despa1,160 dólares en 2020. Los costos de generación solar se chable que sea capaz de suministrar la energía cuando estimaron considerando una central de 100 MW. El factor no hay radiación incidente. Es decir, una central solar

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Costos y CO2 evitado en la generación de energías limpias

Gráfica 2. Costos de generación para las cuatro tecnologías analizadas Costo directo y total de la energía solar para 4.34 horas diarias de operación 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.02

Costo de la energía con CCS en función de tasa de descuento y precio del gas 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00

0.04

0.06

0.08

Costo directo

0.1

0.12

Costo total

0.04

0.06

0.08

0.1

0.02

Precio 2

0.06

Precio 4

150.00 130.00 110.00 90.00 70.00 50.00 30.00 10.00 –10.00 0.12

0

0.02

Precio 2

uuLos costos de inversión para la generación de energía solar fotovoltaica son los correspondientes a la adquisición de los equipos y a la construcción. Los costos de operación se limitan al mantenimiento y el personal de operación de la planta, ya que no los hay por el uso del energético primario. Los costos de la inversión han variado de manera importante en los años recientes, al pasar de 3,420 dólares por kilovatio en 2010 a 1,440 dólares en 2015, y se espera que llegue a 1,160 dólares en 2020. de 100 MW requiere una central de ciclo combinado de 100 MW como respaldo. Una forma de tomar esto en cuenta es asignar al ciclo combinado sólo una fracción del costo anual de inversión (Capex) y del costo anual de operación, incluyendo combustible y mantenimiento (Opex), calculada en función de las horas reales de operación, y asignar a la energía solar la proporción del Capex y Opex correspondientes a las horas en que no opera el ciclo combinado. Esta asignación de Capex y Opex a la energía solar es el costo del respaldo que proporciona el ciclo combinado. En este caso las diferencias de anualidades (Capex) y de costos fijos de operación y mantenimiento (Opex) que tendrían que asignarse a la energía solar son el porcentaje de estos gastos correspondiente a la fracción del día en que se utiliza la energía solar.

32

0.04

0.08

0.1

Precio 8

0.12

0.14

Precio 12

Costo de la energía NGCC (dólares/MWh)

Costo de la energía nuclear (dólares/MWh) 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.02

0

0.04

0.06

Precio 4

0.08

0.1

Precio 8

0.12

0.14

Precio 12

El impacto de los costos del respaldo se presenta también en la gráfica 1, donde se aprecia que son superiores a los directos en tasas del orden de 6%, con muy poca sensibilidad a la tasa de descuento y ninguna sensibilidad al precio del combustible.

Para calcular los costos de la generación se tomaron los valores que se detallan en la tabla 1.

Los resultados del cálculo de costos con los parámetros dados para cada tecnología se presentan en la gráfica 2.

Costos del CO2 evitado con el uso de tecnologías limpias Un parámetro importante para comparar tecnologías es el costo adicional en que se incurre por cada tonelada de CO2 que no se emite a la atmósfera. Este costo de emisiones evitadas depende de la energía que sea reemplazada, ya que cada tecnología tiene emisiones unitarias distintas de los costos de generación de la que es reemplazada, y también, en el caso de CCS, del destino final del dióxido de carbono.

La metodología que se plantea considera una capacidad dada (100 MW, para seguir con el mismo ejemplo) en una tecnología de ciclo combinado y evalúa los costos de generación y las emisiones de CO2.

Estos valores se comparan con los costos totales de generar la misma energía con una central de energía limpia, es decir, nuclear, CCS o solar con el respaldo incluido. En los primeros dos casos, el total de la generación de la planta de ciclo combinado es reem-

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Costos y CO2 evitado en la generación de energías limpias

plazado; en el tercero, solamente una fracción correspondiente al factor de planta se reemplaza y el ciclo combinado opera el resto del tiempo. La diferencia entre los costos se divide entre el monto de emisiones evitadas.

En la energía solar y nuclear, el proceso descrito es adecuado para calcular el costo de las emisiones evitadas. En NGCC+CCS hay que incluir también el almacenamiento del CO2 capturado en la central, que puede hacerse de dos formas: en acuíferos salinos, en cuyo caso hay que incorporar los costos de transporte y almacenamiento del CO2, ubicados en el rango de 2 a 8 dólares/t (Grant et al., 2013); y en yacimientos de crudo utilizando el CO2 para recuperación mejorada, en cuyo caso se obtendrían ingresos por su venta, del orden de 20 a 30 dólares/t. Para las estimaciones de este trabajo se tomó el valor inferior.

En el caso de CCS hay que recalcar que se están utilizando estimaciones de costos y que no hay plantas construidas que confirmen estos valores. En cuanto a la inversión para las energías nuclear y solar, se trata de valores demostrados en el mercado. En consecuencia, hay que considerar tentativas las conclusiones sobre CCS, sujetas a revisión cuando se tengan valores confiables de la inversión requerida.

uuUn parámetro importante para comparar tecnologías es el costo adicional en que se incurre por cada tonelada de CO2 que no se emite a la atmósfera. Este costo de emisiones evitadas depende de la energía que sea reemplazada, ya que cada tecnología tiene emisiones unitarias distintas de los costos de generación de la que es reemplazada, y también, en el caso de CCS, del destino final del dióxido de carbono.

La comparación de costos evitados con distintas tecnologías se muestra en la gráfica 3. Para estos resultados se tomaron en cuenta dos montos de inversión para las plantas solares: el estimado para 2015 y el estimado para 2020, que es 25% más bajo. Este ejercicio de variar costos de inversión no se hizo para las otras tecnologías, pues no se esperan grandes cambios. Además, para CCS se presentan dos costos de emisiones evitadas: uno para almacenamiento en acuíferos salinos y otro para utilización en recuperación mejorada de aceite (EOR).

Los resultados mostrados indican que, para cualquier tasa de interés, los costos de emisiones evitadas con energía nuclear son más bajos que los obtenidos

Costos y CO2 evitado en la generación de energías limpias

Gráfica 3. Costos de las emisiones de CO2 evitadas con las distintas tecnologías Costos del CO2 evitado (dólares/t, tasa 12%)

Costos del CO2 evitado (dólares/t, tasa 4%)

500.00 450.00 400.00 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00

500.00 400.00 300.00 200.00 100.00 0.00 2

Solar

4

6

CCS

8

CCS-EOR

10 Nuclear

12

14 Solar, mín.

uuEn la energía solar y nuclear, el proceso descrito es adecuado para calcular el costo de las emisiones evitadas. En NGCC+CCS hay que incluir también el almacenamiento del CO2 capturado en la central, que puede hacerse de dos formas: en acuíferos salinos y en yacimientos de crudo utilizando el CO2 para recuperación mejorada. con energía solar, aunque para las tasas altas los costos de la energía solar y la nuclear son casi idénticos.

Para que los costos evitados del CO2 (curva azul punteada en la gráfica 3) a tasas de descuento de 4% fueran iguales para la energía solar y la nuclear, la inversión de las plantas solares tendría que reducirse a la mitad de la actual, es decir, a 700 dólares por kilovatio.

Para una tasa de descuento de 12%, la tecnología de CCS arroja los costos más bajos de las emisiones evitadas de CO2 para precios del gas inferiores a 14 dólares/MBTU. Para una tasa de descuento de 4%, los costos del CO2 evitado son más bajos con la tecnología nuclear a partir de un precio del gas de 5.50 dólares/MBTU, y para precios superiores a 8 dólares/MBTU los costos de emisiones evitadas se vuelven negativos; éstos, evidentemente, pueden variar en el tiempo en función de los costos de inversión de las tecnologías.

Conclusiones Se calcularon los costos de la generación solar y se encuentra que con tasas de descuento de 4% e inversiones con los valores esperados en 2020, se reproducen los valores obtenidos en las subastas de largo plazo.

Se calcularon los costos del CO2 evitado con las tres tecnologías limpias. Estos costos dependen de las tasas de descuento y del precio del combustible en el NGCC, pero en el caso de la tecnología CCS también dependen del destino final del CO2, siendo lo más económico el uso en recuperación mejorada de crudo.

34

2 Solar

4

6

8

CCS

CCS-EOR

10 Nuclear

12

14 Solar, mín.

Se encontró que para una tasa de descuento de 12% la tecnología CCS arroja costos de CO2 evitados inferiores a los de la nuclear y solar. Los costos del CO2 evitado son más altos en la energía solar que en la nuclear. La diferencia es casi cero para tasas de descuento altas (12%), pero para una tasa de descuento de 4%, la inversión de las plantas solares tendría que reducirse a la mitad del nivel actual con tal de igualar a las nucleares.

Para una tasa de descuento a precios bajos del gas, la tecnología NGCC+CCS sigue siendo la más económica, aunque para precios superiores a 5.5 dólares/MBTU la nuclear arroja costos menores y la solar lo hace para precios de más de 7 dólares/MBTU. La máxima capacidad solar que se puede instalar es la demanda máxima del sistema, y la máxima participación de la energía solar en la generación está determinada por su factor de planta de entre 17 y 20%.

Las otras tecnologías limpias, nuclear y NGCC+CCS, no tienen esta limitante Referencias Cálculos del MI Carlos Villanueva Moreno (2016). Comunicación personal.

Chase, Jenny (2014). H1 2014 levelised cost of electricity - PV. Bloomberg. New Energy Finance 4.

Comisión Federal de Electricidad, CFE (2015). Informe anual 2015.

Sección 2.3.4.

Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía, Conuee (2015).

Estrategia de transición para promover el uso de tecnologías y combustibles más limpios. Disponible en: http://www.gob.mx/ cms/uploads/attachment/file/131046/Boletin_ENERGIAS_LIMPIAS_quince.pdf Grant, Tim, D. Morgan y K. Gerdes (2013). Carbon dioxide transport and storage costs in NETL studies. Quality Guidelines for Energy System Studies. National Energy Technology Laboratory.

Parque Solar Coahuila. Disponible en: http://www.solarcoahuila. com/11.html US Energy Information Agency, EIA (2013). Updated capital cost estimates for utility scale electricity generating plants. Disponible en: http://www.eia.gov/forecasts/capitalcost/pdf/updated_capcost.pdf ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a ic@heliosmx.org

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HIDRÁULICA

Curvas de fragilidad de bordos de encauzamiento y protección marginal Los bordos de encauzamiento y protección marginal en ríos son terraplenes compactados que encauzan las crecientes de un río para proteger a la población y sus bienes de las inundaciones; durante estos eventos, los bordos están expuestos a procesos fluviomorfológicos que causan condiciones de carga temporal durante días o semanas por año, en contraste con las condiciones de carga “permanentes” a las que están sometidas las presas, las cuales son de mayor magnitud y duración con tiempos prolongados mayores a los requeridos por la protección de los bordos.

MARTÍN RAMÍREZ REYNAGA Ingeniero civil con maestría en Ingeniería geotécnica.

Especializado en mecánica de rocas, potamología y presas, y en análisis de riesgo.

Ha participado en el trabajo colegiado para evaluar proyectos relacionados con la problemática del comportamiento de presas y la dinámica de ríos.

HORACIO RUBIO GUTIÉRREZ Ingeniero civil con maestría en Ingeniería hidráulica.

VÍCTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA Ingeniero civil y doctor en Ingeniería hidráulica.

36

Los principales ríos de México disponen de bordos de encauzamiento y protección marginal, la mayoría con presas que regulan las crecientes para proteger de inundaciones a zonas urbanas con alta o media densidad de población; también existen ese tipo de obras para proteger zonas agrícolas con población rural y urbana, como en las planicies costeras. En otros ríos, la protección contra inundaciones ocurre con el libre tránsito de crecientes sin presas de control.

Fallas de bordos de encauzamiento y protección marginal Durante el tránsito libre de las crecientes o de las descargas de los vertedores de las presas, puede ocurrir la falla de bordos y en consecuencia haber daño por inundación a la población y sus bienes (véase tabla 1).

El criterio de diseño convencional de los bordos considera que la posibilidad de falla y la consecuente inundación del lado protegido es nula si el terraplén del bordo es estable estática y sísmicamente con el tirante temporal de agua correspondiente a la creciente de diseño y un bordo libre suficiente. En realidad, por las diversas fuentes de incertidumbre involucradas en la selección de parámetros de diseño y en la dinámica de los ríos, pueden ocurrir diversos mecanismos de falla en los bordos, aun con la carga hidrostática temporal inducida durante el tránsito de crecientes. Por otra parte, el potencial de daño por la falla de un tramo de bordo de protección contra inundaciones puede llegar a ser equivalente al ocasionado por la falla de una presa de unos 30 m de alto, por lo que la cuantificación de su riesgo puede realizarse con los conceptos del procedimiento

Tabla 1. Daños por inundación y mecanismos de falla del bordo Río (año)

Grijalva (2007)

Descripción Sitio de los del evento daños Interrupción temporal del flujo del río por Villahermosa, adecuaciones en Tabasco el deslizamiento Juan de Grijalva

Conchos (2008)

Descargas del vertedor de la presa El Granero (Luis L. León)

Colorado (2010)

Licuación del subsuelo por sismo.

Sierra El MayorCucapah, magnitud de 7.2

Acaponeta (2013)

Tránsito libre de crecientes sin presas de control

Mecanismos de falla Deslizamientos del talud mojado por vaciado rápido (figura 1)

Erosión regresiva por Ojinaga, desbordamiento Chihuahua e interna del terraplén Deslizamiento/ Canales de corrimiento lateral riego, Valle del subsuelo Mexicali de cimentación (figura 2) Erosión lateral Inundación de e interna del zona agrícola, terraplén Nayarit (figuras 3 y 5)

establecido para la evaluación de riesgos en presas. A continuación se presenta un enfoque probabilista, como procedimiento complementario al enfoque convencional, para evaluar el riesgo tomando en cuenta diversos mecanismos que causan la falla de dichos bordos.

Cuantificación del riesgo Una evaluación de riesgo complementa los análisis convencionales de ingeniería utilizados para verificar

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Curvas de fragilidad de bordos de encauzamiento y protección marginal

ρf/c = Probabilidad de un mecanismo de falla dada la ocurrencia de ρC CN,$ = Consecuencia de la falla de una presa expresada en pérdida de vidas (N) o daño económico ($)

Figura 1. Deslizamientos de talud por vaciado rápido del río.

Figura 2. Corrimiento lateral del terreno por sismo.

Los resultados de la cuantificación del riesgo, RN,$, su tolerancia y acciones para reducirlo pueden expresarse de dos formas: en presas, como se indica en la gráfica 1, cuando las consecuencias de una falla se valoran con el potencial de pérdida de vidas (N) para todos los modos posibles de falla; en bordos de encauzamiento y protección marginal, los resultados de la cuantificación se expresan en forma desagregada de la ecuación de riesgo, como curvas de fragilidad para cada mecanismo de falla según se muestra en la gráfica 2, y la tolerancia al riesgo depende de la cuantificación del valor económico de los daños en la zona de influencia de las inundaciones por tramo de rotura. En ambos casos, presas y bordos, se requiere definir un mapa de inundación asociado al tramo de rotura, con el propósito de disponer de la zona de extensión del daño.

Curvas de fragilidad Una curva de fragilidad (véase gráfica 2) expresa la relación entre los términos de la ecuación de riesgo, ρC y ρf/c, desagregados de ésta, donde la probabilidad anual de falla del bordo por cada mecanismo de falla, ρf/c, es función de la carga estructural que puede provocar su falla expresada en forma de probabilidad anual de excedencia de dicha carga, ρC, asociada a la carga hidráulica representada por el tirante de agua en el río o la fuerza sísmica a la que puede estar expuesto el bordo.

El proceso de cálculo se describe a continuación.

Gráfica 1. Criterios de tolerancia al riesgo en presas 1.E + 00

Figura 3. Laminación de capas en la terracería.

la estabilidad de obras durante su fase de diseño; en el caso de los bordos de encauzamiento y protección marginal, ambos enfoques se sintetizan en la tabla 2, y para la cuantificación de su riesgo se utiliza el mismo procedimiento que para las presas, como se indica en los términos de la siguiente ecuación de riesgo: RN,$ ≈ ρC × ρf/c × CN,$ donde: RN,$ = Riesgo anual expresado en pérdida anual de vidas (N) o daño económico anualizado ($) ρC = Probabilidad anual de ocurrencia de una amenaza o acción que pueda causar la falla: carga hidráulica o carga sísmica

Probabilidad anual de falla de la presa, ρc · ρf/c

1.E – 01 1.E – 02

Riesgo inadmisible Re aliz a r adm ac isib cion le d es p ura ara nte red los ucir pró el xim ries os go a 3-5 un año niv s el

1.E – 03 1.E – 04 1.E – 05 1.E – 06

Riesgo admisible

1.E – 07 1.E – 08 0.1

1 10 100 1000 Pérdida potencial de vidas humanas

10000

Fuente: Ramírez-Reynaga, 2012.

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Curvas de fragilidad de bordos de encauzamiento y protección marginal

Gráfica 3. Rangos de probabilidad anual de excedencia de crecientes de diseño para protección contra inundaciones Superficie agrícola (hectáreas) 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 1

Probabilidad de falla, ρf/c

100% 1.0

Curva de fragilidad 50% 0.5

Probabilidades de excedencia = 1/Tr

Gráfica 2. Curva de fragilidad

0.1 0.04 0.02 0.01 0.002 0.001

0.0001

5 a 10% 0

0 Carga hidráulica o carga sísmica, ρC Fuente: Schultz et al., 2010.

Probabilidad anual de ocurrencia de cargas hidráulicas ρch Con los rangos de caudal de la creciente de diseño contra inundaciones indicados en la gráfica 3, si se trata de arroyos o ríos sin obras de control aguas arriba es posible estimar la probabilidad anual de excedencia de la creciente asociada a un periodo de retorno, es decir, el término ρC para diversas crecientes de análisis, con:

ρch = 1T

r

donde: ρC = ρch Tr = Periodo de retorno

1

10

100 1000 10000 100000 1000000 Población (habitantes)

Protección a zonas agrícolas

Protección a poblaciones

Fuente: Adapatación de Conagua, 2011.

En los casos de los ríos donde se tiene regulación o control de crecientes con el apoyo de presas, la selección de creciente de diseño puede asignarse con el caudal que resulte mayor entre el gasto de descarga por la obra de control de excedencias, los escurrimientos de cuenca propia o la acumulación de ambos. Entonces, el término ρc tendrá que evaluarse mediante el desarrollo de funciones de probabilidad, resultado del análisis de frecuencias de las descargas de la operación de las presas y las lluvias de cuenca propia. Indistintamente, mediante el tránsito de la creciente de diseño se verificará la disponibilidad y cumplimiento del bordo libre.

En caso de insuficiencias de éste, se determinará la probabilidad anual de excedencia de la creciente aso-

Tabla 2. Enfoques del análisis de estabilidad de bordos Etapa de verificación Durante y al final de la construcción

Largo plazo con flujo establecido

Enfoque Determinista

Probabilista

Factor de seguridad

Modo de falla

1.3

• Deslizamiento de taludes

Verificar calidad y liga entre capas de compactación.

1.4

• Desbordamiento • Erosión lateral • Erosión interna • Deslizamiento de taludes

Prever la pérdida de bordo libre por hundimientos diferenciales del subsuelo de cimentación, agrietamiento superficial por secado y roderas por erosión de lluvia, tránsito vehicular o peatonal.

Prever agrietamiento transversal por hundimientos diferenciales.

Proteger con obras filtrantes para el control de los efectos de filtración (trincheras, bermas, delantales o chimeneas filtrantes).

• Deslizamiento de talud mojado o del subsuelo de cimentación

Verificar protocolos de operación y velocidad en el descenso de niveles por la suspensión de la descarga en presas.

• Deslizamientos de talud • Erosión interna del subsuelo por licuación

Analizar estabilidad de taludes y potencial de licuación; estimar deformaciones permanentes para el sismo máximo creíble y el básico de operación.

Usar factor de seguridad más bajo cuando el potencial de daño ambiental y económico es bajo.

Vaciado rápido 1 a 1.2 Sismos

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Aspectos a considerar

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Curvas de fragilidad de bordos de encauzamiento y protección marginal

ciada y se estimará la probabilidad de falla del bordo por desbordamiento.

Probabilidad anual de ocurrencia de cargas sísmicas ρcs Con la amplia red de medición de movimientos sísmicos del terreno disponible en las zonas de influencia de las diversas fuentes sísmicas de México y la investigación de las condiciones geológico-geotécnicas a lo largo del sitio de emplazamiento de un bordo, es posible evaluar la probabilidad anual de excedencia de la carga dinámica ocasionada por un sismo, expresada en aceleración máxima del terreno, con la expresión siguiente: p

ρcs = eT–1

Tabla 3. Mecanismos de falla comunes en bordos de encauzamiento y protección marginal en operación Modo de falla Desbordamiento Erosión interna Erosión lateral

Deslizamientos de talud

Caída de árboles

e

donde: ρC = ρCS Te = Tiempo de exposición del bordo, en años p = Probabilidad anual de excedencia Con lo anterior, y dependiendo de las condiciones de servicio y seguridad requeridas para el bordo, puede especificarse un temblor para el cual sólo son acepta-

Puentes Sistemas de tirantes para puentes Pisos postensados Losas postensadas Estructuras de almacenamiento Izajes pesados Muros de suelo reforzado Sistemas de postensado

Descripción Erosión regresiva de talud debida al desbordamiento de la corona por insuficiencia de bordo libre Arrastre de las partículas relativamente más finas del cuerpo del terraplén o del subsuelo de cimentación por fuerzas de filtración Socavación de taludes o subsuelo de cimentación en el lado húmedo por incidencia de líneas de corriente, principalmente en el extradós de los meandros Excedencia de la resistencia al esfuerzo cortante de los materiales constituyentes del bordo o terreno de cimentación debido a la saturación, fuerzas de filtración durante flujo establecido, vaciado rápido, fuerzas sísmicas o licuación El crecimiento y posterior caída de árboles ocasiona reducción de sección efectiva de bordos y facilita cualquiera de los mecanismos antes descritos

bles daños menores reparables y que el bordo continúe funcionando sin fallar.

Probabilidad de ocurrencia de un mecanismo de falla ρf/c Con la obtención de datos históricos, más el resultado de observaciones durante inspecciones frecuentes, la

Barras de presfuerzo Aisladores sísmicos Diagnóstico y monitoreo de estructuras Carros de avance Lanzadoras de trabes y dovelas Fibras de carbono Barandillas

Amortiguadores Anclas al terreno Estructuras especiales Cimbras y equipo Reparación y refuerzo Protección y conservación Apoyos de neopreno Juntas de expansión Apoyos Pot

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Curvas de fragilidad de bordos de encauzamiento y protección marginal

evaluación del comportamiento e investigación geotécnica de los factores relevantes que contribuyen a diversos modos de falla comunes indicados en la tabla 3 y la figura 4, es posible cuantificar las probabilidades de falla, ρf/c, dada la ocurrencia de la carga hidráulica, ρch c, o sísmica , ρcs, mediante calificaciones del juicio de expertos en un árbol de eventos, y de esta forma integrar curvas de fragilidad de los bordos de encauzamiento y protección marginal para cada modo de falla.

Los factores más comunes a tomar en cuenta en los diversos mecanismos de falla en un bordo son: • El terraplén del bordo puede saturarse temporalmente.

• El trazo, impuesto por la ubicación de la zona a proteger, generalmente exige que el bordo se desplante sobre condiciones del subsuelo de cimentación inadecuadas.

Desbordamiento

a. Desbordamiento Erosión interna b. Erosión interna

Erosiones laterales c. Erosión lateral Vaciado rápido o saturación

d. Saturación y vaciado rápido

Fuerza de filtración e. Fuerza de filtración

Flujo por aumento de presión de poro ∆u Cortante sísmico f. Fuerzas sísmicas y licuación Fuente: Ramírez-Reynaga, 2007.

Figura 4. Mecanismos de falla en bordos de encauzamiento y protección marginal en operación.

40

Figura 5. Erosión interna.

• El material de construcción frecuentemente es de préstamo lateral, lo que produce terracerías heterogéneas (véase figura 5) y ocasiona que el diseño de la sección transversal, taludes y procesos de compactación se realicen con propiedades de resistencia y deformabilidad desfavorables.

• En zonas sísmicas, licuación del subsuelo de cimentación, como la ocurrida el 4 de abril de 2010 en el delta del río Colorado durante el sismo de magnitud 7.2 en la sierra El Mayor-Cucapah, o durante los sismos del 19 de septiembre de 1985 en el delta del río Balsas, donde se desplantaron los bordos de protección marginal de la infraestructura urbana e industrial en el puerto Lázaro Cárdenas, Michoacán.

Conclusiones Los enfoques de evaluación de riesgo de bordos de encauzamiento y protección marginal aquí presentados complementan los análisis convencionales de ingeniería que están basados en la determinación de factores de seguridad y en la verificación de esfuerzos y deformaciones tolerables.

Los enfoques de riesgo permiten desarrollar diversas curvas de fragilidad que involucran la influencia de las incertidumbres del comportamiento dinámico de los ríos durante las fases de diseño, construcción y conservación de los bordos de encauzamiento y protección marginal, así como disponer de elementos de juicio para valorar las consecuencias de su eventual falla Referencias Comisión Nacional del Agua, Conagua (2011). Manual para el Control de Inundaciones.

Ramírez-Reynaga, Martín (2007). Comportamiento de bordos de protección marginal de Villahermosa, Tabasco. México: Conagua.

Informe interno.

Ramírez-Reynaga, Martín (2012). Gestión de riesgos para la seguridad de presas y bordos en México. XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica, 14-16 de noviembre. Cancún. Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A. C. Schultz, Martin T., Ben P. Gouldby, Jonathan D. Simm y Johannes L. Wibowo (2010). Beyond the factor of safety: Developing fragility curves to characterize system reliability. US Army Corps of Engineers.

ERDC SR-10-1. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

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Proyecto subterráneo Crossrail de Londres La capital británica es una de las ciudades más emblemáticas del mundo y, junto con Nueva York, uno de los prototipos de ciudad moderna. En ella el subsuelo presenta su propio “paisaje”, debido a la multitud y magnitud de obras que se han realizado en ese espacio subterráneo durante siglos. Un túnel de más de 20 km construido en ese complicado entorno es sin duda una hazaña de la ingeniería.

Entre mayo de 2012 y mayo de 2015, ocho máquinas tuneladoras de 1,000 toneladas de peso cada una perforaron 42 km de túneles de 6.2 metros de diámetro bajo la ciudad de Londres, en lo que constituye la más grande intervención en la red subterránea del metro de esa ciudad. Su nombre es Crossrail y consiste en dos túneles paralelos de 21 km de largo con profundidad máxima de 40 metros.

Los trabajos de excavación concluyeron en mayo de 2015 en Farringdon con la llegada de la máquina tuneladora o TBM (tunnel boring machine) Victoria, llamada así en honor de la reina que vio el nacimiento de los ferrocarriles modernos en Inglaterra en el siglo XIX. Cada máquina fue operada por flotillas de 20 trabajadores en varios turnos a lo largo del día, lo que garantizó el trabajo

constante. Al final, tan sólo de los túneles principales se extrajeron unos 3.4 millones de toneladas de tierra; esta cantidad es más o menos la mitad de lo que se habrá extraído una vez que se terminen los trabajos en la totalidad del proyecto, que incluye estaciones, túneles de interconexión y obras complementarias. Mucho del material obtenido ha sido empleado en la construcción de un humedal para aves en Essex.

Durante la perforación se tuvieron que rodear líneas subterráneas existentes, líneas de drenaje y de otros servicios públicos así como cimentaciones de edificios, sin menoscabo de la eficiencia del nuevo trazo que recorrerá el centro londinense. Dicho trazo comienza en un portal en Royal Oak, en el oeste de la ciudad, y corre hacia el este antes de dividirse en dos rutas, hacia Shenfield A Shenfield

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Tramo G (0.93 km) Estación subterránea Estación superficial Sitio de tunelación Portal Túnel Ruta superficial

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Tramos subterráneos propuestos: Royal Oak a Farringdon (X) Limmo a Farringdon (Y) Pudding Mill Lane a Stepney Green (Z) Limmo al portal Victoria Dock (G) Plumstead a Woolwich Norte (H)

Tramo Y (8.30 km)

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Tramo X ) (6.16 km

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Fuente: www.crossrail.co.uk

Figura 1. Tramos de tunelación en el Crossrail.

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La máquina tuneladora Ada, cuyo avance concluyó en enero de 2014.

en el noreste y hacia Abbey Wood en el sureste. En el segundo caso, los túneles llegan al portal de Victoria Dock, luego pasan por debajo del Támesis y llegan hasta el portal de Plumstead, donde se conectan con el trazo superficial existente (véase figura 1). A continuación se expone con mayor detalle en qué consiste cada sección del Crossrail: • De Royal Oak a Farringdon Oeste (tramo X): dos túneles de 6.8 km de longitud construidos por las TBM Phyllis y Ada, que concluyeron su labor en octubre de anuncio_menard_media_carta_26oct.pdf 1 10/26/16 1:29 PM 2013 y enero de 2014, respectivamente.

• De Limmo a Farringdon Este (tramo Y): dos túneles de 8.3 km de longitud excavados por las máquinas Elizabeth y Victoria; fueron concluidos en mayo de 2015.

• De Pudding Mill Lane a Stepney Green (tramo Z): las TBM Jessica y Ellie terminaron dos túneles de 2.7 km en febrero y julio de 2014, respectivamente.

• De Limmo al portal Victoria Dock (tramo G): dos túneles de 900 m, perforados también por Jessica y Ellie.

• De Plumstead a Woolwich Norte (tramo H): 2.9 km de túnel en el sureste de Londres, a cargo de las TBM Sophia y Mary.

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Proyecto subterráneo Crossrail de Londres

rán con la tecnología más avanzada y transportarán a cerca de 200 millones de pasajeros al año.

El Crossrail tendrá cinco diferenTunelación tes tipos de vías: Construcción de estaciones e ingeniería civil • Vía estándar en el 80% de la sección.

Trabajos en la red de vías • Vía fija directa en el túnel ConnSistemas ferroviarios aught, sobre una cama de concreto Depósitos de trenes y vías férreas reforzado que permitió a los ingenieros crear una superficie plana Introducción del servicio sobre las ondulaciones significativas del suelo.

Fuente: www.crossrail.co.uk • Durmientes de alto amortiguamienFigura 2. Cronograma del Crossrail. to, los cuales son similares a los de la vía estándar pero se usan en Las futuras vías ferroviarias saldrán a la superficie áreas pequeñas para reducir el ruido y la vibración. en cinco portales completamente nuevos ubicados en • Vía flotante ligera, usada para disminuir ruido y vibraRoyal Oak, Pudding Mill Lane, Woolwich Norte, Victoria ción debajo de la zona conocida como Soho, donde Dock y Plumstead. hay estudios de grabación y hoteles; su nombre La ruta definitiva se estableció después de extensos se debe a que es instalada en una combinación exámenes en los que se consideró el impacto potencial de soportes de elastómero y resortes de uso industrial. de los miles de edificios existentes en la superficie. Fue • Vía flotante pesada, con el mismo propósito, debajo de necesario evadir algunos cimientos, líneas de tuberías, Barbican Centre, en Farringdon; la diferencia respecto drenajes y otros tipos de infraestructura subterránea. a la vía flotante ligera es que, por las características del Trabajar con túneles gemelos presentó algunas suelo, para la pesada se requieren durmientes menos ventajas, como la reducción general del tiempo de profundos, y para asegurar que éstos sean durables excavación y de la necesidad de mantenimiento, sobre y realmente minimicen el ruido y la vibración, se usa todo en la perforación de los tramos más largos. En todo un tipo de concreto llamado MagnaDense, que es momento se llevó a las máquinas lo más cerca posible dos veces más denso que el tradicional debido a su de su límite de tiempo en operación. contenido natural de hierro.

En los túneles se usaron cerca de 200 mil dovelas uuLa ruta definitiva se estableció después de exde concreto con peso de 3 toneladas cada una. Cada tensos exámenes en los que se consideró el imanillo del túnel se armó con siete dovelas y una de cierre de una tonelada. El concreto utilizado se reforzó pacto potencial de los miles de edificios existentes con fibras de acero para brindarle una durabilidad de en la superficie. Fue necesario evadir algunos cicientos de años. mientos, líneas de tuberías, drenajes y otros tipos La infraestructura complementaria que actualmente de infraestructura subterránea. se instala incluirá 15,000 km de cables para el suministro eléctrico y el sistema de comunicaciones a través de los túneles; más de 4 km de persianas en las estaciones, Principales retos técnicos que facilitarán el flujo del aire y que junto con los enormes Los túneles han sido parte de la historia de Londres ventiladores por instalar en 18 puntos a lo largo de la ruta durante casi 200 años. En 1843 se inauguró el túnel propiciarán temperaturas estables. peatonal bajo el Támesis usando la nueva tecnología Está en proceso el acondicionamiento de túneles de escudos desarrollada por Marc Isambard Brunel y y estaciones con toda la infraestructura y los sistemas Thomas Cochrane. Este suceso marcó el inicio de un ferroviarios necesarios para que en diciembre de 2018 auge en la construcción subterránea que sigue vigente se comience a prestar el servicio entre el centro de hasta nuestros días. Otros hitos son la red del metro, Londres y los muelles del Támesis. Esta tarea consiste conocida como The Tube, primer tren subterráneo del en la instalación de vías férreas y la respectiva red de mundo; el drenaje ideado por Joseph Bazalgette, así alimentación de potencia de tracción, ventilación en como el ferrocarril de la oficina postal ahora en desuso. los túneles, alimentación de alto voltaje, señalización, Todo ello ha contribuido a que Londres sea conocida comunicaciones y cableado. En la figura 2 se muestra como una de las urbes con más excavaciones. el cronograma de actividades del proyecto, actualizado La consecución de un trazo subterráneo con las a mediados de 2016. características del Crossrail es de por sí una hazaña Los nuevos trenes que recorrerán esta línea tendrán ante la cantidad de obras existentes con las que deberá 200 m de largo y capacidad para 1,500 pasajeros; contaconvivir. En algunos casos este túnel se encuentra a sólo 2012

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Para la conexión de la red en Royal Oak se construyó un portal completamente nuevo.

unos metros de otros conductos de diferentes tamaños y usos, lo que mueve a hablar de todo un paisaje subterráneo bajo la capital británica.

A los 42 kilómetros de túneles ferroviarios se suman 14 kilómetros de estaciones, andenes y pasillos. En éstos se utiliza la técnica de revestimiento de concreto lanzado, en la que se rocía concreto reforzado con fibras

de acero sobre la tierra recién excavada con objeto de sellar los nuevos túneles; posteriormente se añaden otras capas que generan una superficie hermética y una estructura permanente con muros de unos 65 cm de espesor. Tal proceso permite obtener grandes espacios subterráneos de formas versátiles, principalmente curvas.

Otro de los retos es el reacondicionamiento del túnel Connaught, que formaba parte de la línea Norte de Londres, fue construido en 1878 y cerrado al tránsito en diciembre de 2006. Tiene 550 m de longitud y corre bajo los Muelles Reales, cerca del aeropuerto de dicha ciudad. Los trabajos de acondicionamiento consistieron en darle mayor profundidad, fortaleza y anchura, así como en remover los restos de carbón y hollín acumulados durante 135 años debido a que originalmente lo cruzaban trenes de vapor. Asimismo tuvieron que drenarse 13 millones de litros en el muelle superior para que los trabajadores del proyecto pudiesen acceder desde allí.

El túnel Connaught era la principal conexión entre la ciudad y los Muelles Reales cuando éstos recibían grandes cargas provenientes de todo el mundo; sobrevivió la explosión de una bomba durante la Segunda Guerra Mundial –lo que da muestra de su integridad estructural– y será el único túnel reusado en el Crossrail.

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Nuevas estaciones Se construyen 10 estaciones nuevas, cada una con un diseño característico pues fueron encargadas a diversos arquitectos de renombre con la indicación de reflejar el ambiente y la herencia del área en que se encuentran; al mismo tiempo, en los andenes se usarán elementos unificados a lo largo de todo el proyecto (bancas, letreros y persianas) en consistencia con el resto de la red del metro.

Las nuevas estaciones, actualmente en construcción, son Paddington, Bond Street, Tottenham Court Road, Farringdon, Liverpool Street, Whitechapel, Canary Wharf, Custom House, Woolwich y Abbey Wood.

En todas ellas se integrarán elevadores para garantizar la accesibilidad a personas con discapacidad. En general estas estaciones tienen entre 250 y 300 m de longitud.

La línea Elizabeth El Crossrail forma parte de la línea ferroviaria urbana Elizabeth, que va de Reading a Shenfield y tiene conexiones con el aeropuerto de Heathrow y con Abbey Wood.

No obstante la magnitud de los trabajos subterráneos, aproximadamente tres cuartos del total de esta línea corren sobre la superficie, en las afueras de Londres, Berkshire y Essex. Ya que la demanda crecerá y la calidad del servicio debe unificarse en toda la línea, se mejorará el resto de la infraestructura ferroviaria existente con una inversión de 2,300 millones de libras esterlinas (alrededor de 2,800 millones de dólares) para sumar capacidad, mejorar la confiabilidad, elevar la calidad de 30 estaciones y electrificar algunas secciones de la línea principal del oeste. Por medio del Crossrail se conectarán los mayores distritos comerciales de la ciudad: Heathrow, West End, el centro y Canary Wharf.

La inversión total en la línea Elizabeth rondará los 14,800 millones de libras esterlinas (18 mil millones de dólares). Se prevé que los trabajos de ingeniería civil se concluyan a comienzos de 2018. En la sección oriental –que abarcará la infraestructura existente entre Stratford y Shenfield en Essex– se introducirán los primeros trenes entre Shenfield y Liverpool Street en mayo de 2017. La sección oeste –de Paddington a Heathrow y Reading–, para la que se contemplan trabajos que van desde la

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uuEstá en proceso el acondicionamiento de túneles y estaciones con toda la infraestructura y los sistemas ferroviarios necesarios para que en diciembre de 2018 se comience a prestar el servicio entre el centro de Londres y los muelles del Támesis. Esta tarea consiste en la instalación de vías férreas y la respectiva red de alimentación de potencia de tracción, ventilación en los túneles, alimentación de alto voltaje, señalización, comunicaciones y cableado.

Tottenham Court Road es una de las nuevas estaciones en construcción.

electrificación de la ferrovía existente hasta mejoras estéticas, comenzará a operar en mayo de 2018. La ruta completa del Crossrail no estará abierta el público hasta diciembre de 2019; a partir de entonces los pasajeros podrán recorrer de un extremo a otro sin tener que transbordar.

En agosto de 2016 se tenía un avance de 75% en la totalidad del proyecto de modernización e integración de la línea Elizabeth, uno de los más grandes que se han desarrollado en el Reino Unido en términos de inversión. El 95% de los contratos se otorgaron a empresas británicas, y se asegura que con la obra se aumentará la capacidad de la red de metro y ferrocarriles urbanos de Londres en 10%, se beneficiará a 55 mil trabajadores londinenses, y paulatinamente se construirán 57 mil nuevos hogares y más de 300,000 m2 de tiendas y oficinas a lo largo de la ruta del Crossrail.

Cuando se alcance la operatividad al cien por ciento, transitarán en promedio 12 trenes por hora en cada dirección; en horas pico, la periodicidad será de un tren cada 2.5 minutos. El traslado de Abbey Wood a Bond Street se hará 20 minutos más rápido, y los pasajeros que viajen a Heathrow reducirán su tiempo de viaje en 40 minutos

Elaborado por Helios con información de www.crossrail.co.uk y tfl.gov.uk ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

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Noviembre 15 al 19 XX Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A. C. Mérida, México www.smie.org.mx

Noviembre 16 al 18 Intertraffic México 2016 RAI Ámsterdam y E. J. Krause de México Ciudad de México www.intertraffic.com

Noviembre 23 al 26 XXVIII Reunión Nacional de Ingeniería Geotécnica Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A. C. Mérida, México www.smig.org.mx

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Bellísimas personas Andreu Martín Barcelona, Algaida, 2000

La historia que aquí se cuenta está basada en un hecho real que ocurrió en la época de la transición en España. Bellísimas personas narra dos historias: la de Ramón Estévez, un asesino que acaba de salir de la cárcel luego de 20 años, y la de la persona que está narrando los hechos, la periodista Nuria que decide investigar el suceso.

La trama comienza a obsesionar a la joven Nuria; Ramón Estévez acaba por descubrir que está siendo observado de cerca y, lo que puede ser peor, sabe quién lo observa.

Ramón Estévez había sido –o quizá tan sólo lo parecía– un tipo normal, uno como cualquier otro, un vecino, un compañero de trabajo, o alguien como nosotros mismos. Casado y padre de dos hijas, tenía un par de empleos precarios para sacar adelante a su familia.

Probablemente las deudas acabaron por acuciarlo tanto que no encontró otra solución que raptar al hijo de una familia acomodada y poner fin a su delicada situación con el dinero del rescate.

La joven periodista, en su tan enfermiza como irregular investigación, bajará a los infiernos de la conciencia humana. Tratará de descubrir las verdaderas razones del criminal y las más profundas raíces del crimen.

Con Bellísimas personas Andreu Martín se adentra en la psicología del mal y de la violencia, y en las siempre difíciles relaciones entre los sentimientos, la ética y la justicia

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Marzo 22 al 25 XXIV Congreso Nacional de Hidráulica “Seguridad y sustentabilidad hídricas para México” Asociación Mexicana de Hidráulica Acapulco, México amh.org.mx

Abril 25 al 28 7º Congreso Interamericano de Residuos Sólidos División de Residuos Sólidos de la Asociación Interamericana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Cuenca, Ecuador www.congresodirsa2017.org

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