El mantenimiento de la infraestructura, uno de los temas centrales del 32 CNIC

El Colegio de Ingenieros Civiles de México ha decidido incluir al mantenimiento de la infraestructura como uno de los temas centrales de su 32 Congreso Nacional de Ingeniería Civil. El presente artículo tiene como propósito poner en evidencia los retos y algunos de los conceptos relativos al mantenimiento y conservación de infraestructura. Estos temas serán abordados en el congreso bajo la lupa de los diferentes comités técnicos del CICM, con diferentes enfoques y privilegiando las experiencias y prácticas propias de los expositores.

El México que hoy conocemos con autopistas, caminos, presas, aeropuertos, centrales eléctricas, ferrocarriles y acueductos, entre otras infraestructuras, inició su construcción a finales del siglo XIX y principios del XX con la puesta en marcha de una política de apoyo y fomento a la modernización, en un contexto de modernidad incipiente en los sectores industrial, financiero, comercial y de comunicaciones. Sin embargo, las circunstancias políticas, sociales y económicas que el país vivía en 1910 frenarían ese proyecto iniciado por Porfirio Díaz. No fue hasta entrada la década de 1920 cuando empezaron a configurarse las instituciones sobre las cuales se cimentaría el proceso modernizador de la República. Este se articuló primordialmente con la Comisión Nacional de Irrigación y con la Comisión Nacional de Caminos, así como con el Banco Nacional de Crédito Agrícola (Aguirre, 2004, y Huidobro, 2012). Años más tarde se crearían el Banco Nacional Hipotecario Urbano y de Obras Públicas y la Comisión Federal de Electricidad. El andamiaje institucional creado en aquella década permitiría planear y ejecutar las obras destinadas a la producción de alimentos, el mejoramiento territorial, la creación de caminos locales para el desarrollo del comercio, la industria y agricultura regionales, la creación de caminos de penetración, el fraccionamiento y colonización de tierras, los servicios públicos urbanos, la construcción de vivienda, la generación de energía y la construcción de infraestructura de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica (CNI, 1930; Álvarez, 1939; Reyes y Reyes, 2018; Barros, 1957).

Resulta evidente que la construcción de la infraestructura de México durante el periodo posrevolucionario no fue coincidencia ni ocurrencia de los actores de la época. Esta respondió a estrategias claras de desarrollo económico, político y social. Cada una de ellas se formuló de manera gradual y se aplicaron de forma articulada desde su inicio.

Gracias a esa visión de Estado el país tiene, hoy en día, la siguiente infraestructura crítica:

• 78 aeropuertos nacionales e internacionales y cerca de 2 mil aeródromos.

• 103 puertos y 15 terminales habilitadas.

• 259,726 km de carreteras pavimentadas federales y estatales, caminos rurales, vialidades urbanas y elementos e transición.

• 3,847 puentes.

• 184 túneles carreteros.

• 158 centrales de generación de energía eléctrica.

• 110,347 km de líneas de transmisión de energía eléctrica.

• 181 grandes presas.

• 2,000 km de acueductos principales.

• 86 distritos de riego con infraestructura hidráulica para irrigar 3.3 millones de hectáreas.

• 23,389 km de vías férreas principales y secundarias, patios, laderos y vías particulares.

• 4,200 pozos productores de petróleo

• 6 refinerías

• 68,843 km de ductos para el transporte de oleoductos, gas y petroquímicos.

• 249,975 escuelas públicas de nivel básico y medio superior que atienden a más de 27 millones de alumnos.

• 1,423 hospitales con servicios de hospitalización de segundo nivel y alta especialidad.

La infraestructura crítica de nuestro país se ha construido de manera gradual desde 1926 hasta nuestros días y representa la columna vertebral de México y la base de nuestro desarrollo futuro. En su gran mayoría fue construida con dinero público y es operada por entes públicos y privados de diversa índole, mediante concesiones otorgadas por el Estado mexicano.

Resulta entonces que el mantenimiento y conservación, no solo de la infraestructura crítica nacional sino también la de carácter regional y local, es una tarea fundamental que los operadores deben asegurar para no comprometer el desarrollo de los territorios directamente asociados, ya que su falla implicaría impactos económicos, políticos y sociales. En el caso extremo, la desincorporación temprana de la infraestructura incrementaría la brecha existente entre los servicios demandados por las regiones y los ofrecidos por los operadores.

El reto de los operadores está, por tanto, en determinar con certeza en dónde intervenir y en qué momento, de manera que los beneficios esperados sean los máximos posibles. Para ello es necesario conocer, entender y aplicar las buenas prácticas de ingeniería civil que permitan, al menor costo, alcanzar los niveles de certeza requeridos en la toma de decisiones, es decir, hacer ingeniería enfocada en el mantenimiento proactivo basado en información contundente, por ejemplo: evaluación de procesos diferenciados de envejecimiento y degradación, mecanismos de falla, frecuencia de fallas en el tiempo y el espacio, riesgos de falla, etc., mediante la aplicación correcta de los recursos destinados a ello. En efecto, utilizar tales recursos en el lugar indicado y en el momento justo para evitar la interrupción, temporal o definitiva, de los servicios y suministros que la infraestructura ofrece.

En ese contexto, el Colegio de Ingenieros Civiles de México (CICM) ha decidido incluir al mantenimiento de la infraestructura como uno de los temas centrales del 32 Congreso Nacional de Ingeniería Civil que se desarrollará durante la tercera semana de noviembre en las instalaciones de nuestro colegio. Los otros dos temas, que no se abordan en el presente artículo, son la sostenibilidad y la planeación (véase figura 1).

El presente artículo tiene como propósito poner en evidencia los retos y algunos de los conceptos relativos al mantenimiento y conservación de infraestructura. Estos temas serán abordados en el congreso bajo la lupa de los diferentes comités técnicos del CICM con diferentes enfoques privilegiando las experiencias y prácticas propias de los expositores.

La conservación y el reforzamiento de las capacidades actuales de nuestra infraestructura es una necesidad imperativa para no comprometer el desarrollo del país. El reto del mantenimiento, tal como se estableció más arriba, radica en saber dónde y cómo aplicar los recursos, no solo para mantener a la infraestructura en funcionamiento y en estado operable, sino también para poder alargar su vida útil, y es justamente aquí donde entra el concepto de conservación. En ese sentido, es indispensable entender cinco conceptos clave:

• Confiabilidad

• Ciclos de vida

• Ingeniería de confiabilidad

• Conservación y mantenimiento

Confiabilidad

Es la característica de un sistema para cumplir con una función preconcebida en un medio ambiente determinado y a lo largo de un periodo finito. Se puede entender como una filosofía de trabajo para que un sistema funcione correctamente en condiciones operativas conocidas, mediante la puesta en marcha de actividades efectivas de mantenimiento que consideren la criticidad de los componentes, es decir, en función de los posibles impactos que su falla pueda provocar. En términos matemáticos, la confiabilidad es la probabilidad de que no se presente un evento (falla) a lo largo de un periodo dado, es decir, la probabilidad de no ocurrencia de tal evento.

Ciclos de vida

El ciclo de vida de una obra de infraestructura está caracterizado por cuatro etapas fundamentales: el diseño (asocia-

El mantenimiento de la infraestructura, uno de los temas centrales del 32 CNIC u La conservación y el reforzamiento de las capacidades actuales de nuestra infraestructura es una necesidad imperativa para no comprometer el desarrollo del país. El reto del mantenimiento radica en saber dónde y cómo aplicar los recursos, no solo para mantener a la infraestructura en funcionamiento y en estado operable, sino también para poder alargar su vida útil, y es aquí donde entra el concepto de conservación. En ese sentido, es indispensable entender cinco conceptos clave: confiabilidad, ciclos de vida, ingeniería de confiabilidad, conservación y mantenimiento. do también a la fabricación), la construcción, la operación o puesta en marcha y el desmantelamiento. Las fronteras entre cada etapa determinan sus diferentes ciclos de vida, dentro de los cuales destacan cuatro (véase figura 2).

La vida útil de las obras civiles abarca desde el final de la obra y su puesta en operación hasta el final de su desmantelamiento, este último periodo caracterizado por dos intervalos: a) el periodo de postservicio, que puede asociarse a la vida útil remanente; b) al final este, la obra es resguardada para su demolición.

Cuando la infraestructura está asociada a un sistema tecnológico para el seguimiento continuo o discreto de su desempeño estructural o estado de salud (mediante inclinómetros, deformímetros, fibra óptica, sensores de resistividad del medio…), este debe estar operativo desde el inicio de la construcción hasta el fin de la operación planeada. A este periodo se le conoce como la “vida útil” del sistema tecnológico.

Un periodo fundamental es el tiempo transcurrido entre la puesta en operación y la primera falla, con impactos evidentes en la calidad del servicio ofrecido por la infraestructura. A este periodo se le conoce como “tiempo de servicio transcurrido”, que define a su vez al “tiempo de servicio restante” tanto del sistema tecnológico como de las obras civiles.

Es evidente que la infraestructura tiene ciclos de vida diferentes, tanto por su naturaleza como por el medio ambiente en el que operan. Entenderlos es materia fundamental para identificar con certeza el lugar y el tiempo de las acciones de mantenimiento antes de una falla con fuertes implicaciones.

Ingeniería de confiabilidad

La ingeniería de confiabilidad es un término acuñado durante la Segunda Guerra Mundial que emerge en el contexto de la operación de sistemas electrónicos cuyo fundamento original está anclado a la mejora de la confiabilidad de los subsistemas y componentes, al establecimiento de requisitos de calidad y a la recopilación de datos de campo para encontrar las causas fundamentales de las fallas: las causas raíz.

En ese orden de ideas, y en el entorno de la infraestructura, la ingeniería de confiabilidad es la rama de la ingeniería que se encarga del estudio de los procesos de mitigación de los riesgos de falla en una obra de infraestructura que funciona correctamente, bajo condiciones operativas conocidas, mediante la puesta en marcha de actividades efectivas de mantenimiento que consideren la criticidad de sus componentes.

Retomando a Flores (2022), la falla es una situación en la que:

• Una obra de infraestructura deja de cumplir parcial o totalmente la función para la que fue creada.

• Existe una diferencia inaceptable entre el funcionamiento esperado y el observado.

Vida útil de las instalaciones civiles

Vida útil de los equipos

Periodo previo a la instalación Vida útil del sistema de tecnología

Periodo previo al servicio Tiempo de servicio (horizonte de diseño)

Periodo postservicio Resguardo Tiempo de servicio transcurrido Tiempo de servicio restante

Edad de los equipos Vida útil restante de los equipos

Edad de las instalaciones civiles Vida útil restante de las instalaciones civiles

Fabricación Instalación Puesta en marcha Tiempo establecido Retiro (planeado) Desmantelamiento Demolición

Fabricación Construcción Operación Desmantelamiento Concepción/Diseño

Las causas pueden estar en la etapa del proyecto, debido a la evaluación incierta de las variables de diseño o del ambiente en el que las obras operarán, en la especificación de materiales, etc. También, las causas pueden encontrarse durante el proceso de construcción debido a la ausencia de controles y aseguramiento de la calidad durante la obra. El caso más desfavorable es que las causas estén asociadas a diseños no acordes y a procedimientos constructivos de mala calidad. En las etapas de operación, las fallas están asociadas a errores u omisiones operativos.

Uno de los grandes retos en la administración de infraestructura radica en generar y mantener condiciones de confiabilidad, con objeto de asegurar los niveles de servicio para los que dicha infraestructura fue diseñada y construida. Para alcanzar tal característica, es indispensable disponer de información contundente que limite los juicios de valor en la toma de decisiones. En ese sentido, la generación de metadatos y su transformación en información e inteligencia es una condición necesaria para la toma de decisiones encaminadas a la operación, mantenimiento y conservación de la infraestructura.

Así, conocer las variables de estado de los sistemas, los procesos de deterioro de la infraestructura, el entorno físico de su instalación, sus mecanismos de falla, la probabilidad de su ocurrencia, los ciclos de vida y la criticidad de los componentes, entre otros, requiere no solo el uso de tecnologías pertinentes; también nuevos paradigmas que incluyan a la rentabilidad financiera, a la transformación institucional y al fortalecimiento de las capacidades del personal técnico a cargo.

Conservación y mantenimiento

En infraestructura, el termino conservación está asociado a un “activo físico”. En este orden de ideas, el término “activo físico” puede asociarse a un concepto más amplio: el de “patrimonio” que involucra el conjunto de relaciones pertenecientes a una persona (física o moral) y que tiene una utilidad económica que es susceptible de estimación monetaria. Administrar los activos es, entonces, la acción que permite generar valor para alcanzar utilidad económica, (García, 2017).

Desde el punto de vista de la infraestructura, la administración de activos físicos es un proceso integral de toma de decisiones, planificación y control para la adquisición, uso, salvaguarda y retiro de los activos (obras), con el objetivo de maximizar la calidad de los servicios proporcionados por la infraestructura y los beneficios que proveen, minimizando los costos y riesgos de falla durante su vida útil. Así, la administración de activo físicos debe tomar en consideración al menos lo siguiente:

• Asume una perspectiva de toda la organización y se basa en los principios y técnicas aplicables de la administración, ingeniería, contabilidad y ciencias sociales (incluyendo recursos humanos).

• Se enfoca en los resultados, es decir, en la maximización del potencial de la entrega del servicio, efectividad y eficiencia en los costos.

• Confiere a los administradores y a los líderes políticos la atribución de custodia de la infraestructura, de su estado de salud y de la sostenibilidad de su operación. Este mandato confiere a los administradores el aseguramiento del servicio, no solo a los usuarios actuales de la infraestructura, sino también a los futuros usuarios.

• Debe tomar en cuenta las expectativas de todos los interesados: usuarios finales, políticos, entes financieros, etcétera.

En ese sentido, la administración de activos orienta los procesos en la toma de decisiones con miras a alargar la vida útil de la infraestructura. Este concepto está a su vez ligado al Programa de Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, que distingue lo siguiente:

• Mantenimiento correctivo, enfocado en componentes o subsistemas no críticos cuya falla no detiene el servicio proporcionado, con redundancia y con muy baja probabilidad de falla o disfuncionamiento.

• Mantenimiento preventivo, focalizado en el remplazo de piezas sujetas a desgaste y con patrones de falla conocidos.

• Mantenimiento predictivo, enfocado en componentes y subsistemas con patrones aleatorios de falla que no están sujetos al desgaste.

• Mantenimiento focalizado en la determinación del estado de salud de los componentes o subsistemas, en el conocimiento de las causas raíz de falla, en la identificación de los mecanismos de

Oportunidades en mantenimiento y conservación de infraestructura

La mayor parte de la infraestructura crítica de México se construyó en un periodo en que la intervención del Estado mexicano en la economía permitió financiar grandes proyectos con una perspectiva de desarrollo

El mantenimiento de la infraestructura, uno de los temas centrales del 32 CNIC regional. Esta infraestructura actualmente continúa en operación y representa la base de una parte importante del desarrollo nacional. Sin embargo, más allá de las obras sexenales, el Estado mexicano gasta menos en la construcción de infraestructura, y mucho menos en la conservación de la existente, incluso en la que opera directamente el gobierno federal a través de sus diferentes instituciones.

Los recursos para conservación de infraestructura crítica son escasos, y su aplicación debe hacerse con base en criterios técnicos. Aunado a ello, en México las asignaciones de gasto público a programas y proyectos de inversión deben responder a una estrategia programática que, a su vez, ha de articularse con los programas de gobierno, y en consecuencia con el Plan Nacional de Desarrollo en turno. Es decir, si la conservación y el mantenimiento de la infraestructura no responden a alguna de las metas y estrategias nacionales, no podrán ser financiados.

Así, la necesidad de mantenimiento y conservación de la infraestructura crítica planteada desde las grandes regiones geográficas, sociales y demográficas del país es fundamental para comprender que su falla implicaría grandes impactos económicos, políticos y sociales, además de que se incrementaría la brecha existente en los servicios que proporciona.

Hoy en día existen prácticas que impiden la integración de una estrategia específica dentro de los planes de gobierno. Por ejemplo, en los programas presupuestarios, así como en los programas y proyectos, se utilizan conceptos que deberían estar estandarizados, desde la perspectiva de la definición de activos físicos, dentro del “Glosario de términos más usuales en la Administración Pública Federal”, publicado por la Secretaría de Hacienda y Crédito Público.

En efecto, en muchos programas y acciones del gobierno federal se confunde al mantenimiento con la operación; la modernización con la rehabilitación; el refaccionamiento con el reforzamiento. El manejo de un vocabulario unificado, debidamente definido por la autoridad hacendaria e integrado de manera pertinente en los programas presupuestarios, permitiría sentar las bases para definir una nueva estructura programática orientada a la conservación y mantenimiento.

Nuevo paradigma de mantenimiento y conservación

El diseño de políticas, estrategias y acciones orientadas a la conservación de la infraestructura existente es un imperativo impostergable para los operadores públicos y privados, así como para los responsables de la planeación nacional.

Para el caso de México, esto debe acompañarse de un replanteamiento profundo de las instituciones encargadas de construir, operar y conservar infraestructura sustancial para el desarrollo de las regiones. Se necesita también un replanteamiento de las políticas hacendarias u Uno de los grandes retos en la administración de infraestructura radica en generar y mantener condiciones de confiabilidad, con objeto de asegurar los niveles de servicio para los que dicha infraestructura fue diseñada y construida. Para alcanzar tal característica, es indispensable disponer de información contundente que limite los juicios de valor en la toma de decisiones. En ese sentido, la generación de metadatos y su transformación en información e inteligencia es una condición necesaria para la toma de decisiones encaminadas a la operación, mantenimiento y conservación de la infraestructura. para garantizar el financiamiento gubernamental de esas tareas, pero también el replanteamiento de los sistemas financieros para alentar la participación privada en las tareas de mantenimiento y conservación.

Es de destacarse que el Estado mexicano supo responder a las exigencias de desarrollo de infraestructura del país. Se transformó y creó instituciones en momentos en que socialmente aún no se encontraba estable, intervino en la economía para financiar grandes proyectos y fue resiliente frente a momentos de crisis económica.

Desde el Estado, pero también desde las escuelas de ingenieros, se deben internalizar conceptos innovadores que lleven a la transición de paradigmas actuales que rigen las prácticas de mantenimiento y conservación de la infraestructura. Hoy en día es insostenible aplicar recursos para conservación en un contexto de restricción financiera sin hacer ingeniería, sin evaluar la criticidad de los sistemas, sin evaluar su confiabilidad, sin contar con información que permita caracterizar sus ciclos de vida

Referencias

Aguirre, M. (2004). Gonzalo Robles y los afanes de su generación hacia la ingeniería. Reporte de investigación posdoctoral. México: Facultad de Filosofía y Letras, UNAM.

Álvarez, M. (1939). Estudio sobre los caminos nacionales. El Trimestre Económico: 239-269.

Barros S., M. (1957). Banco Nacional Hipotecario y de Obras Públicas, S.A. Organización y funcionamiento. Revista de Administración Pública 22. Obtenido de historico.juridicas.unam.mx/publica/librev/ rev/rap/cont/6/pr/pr9.pdf

Comisión Nacional de Irrigación, CNI (1930). La política de irrigación y las autoridades locales. Irrigación en México. Tomo I: 3.

Flores, S. (2022). Ingeniería de confiabilidad y confiabilidad operacional. Gestiópolis. Obtenido de www.gestiopolis.com/ingenieriaconfiabilidad-confiabilidad-operacional/

Huidobro, M. (2012). Breve historia de la banca de desarrollo mexicana. Análisis Económico 65, Vol. XXVII: 171-206.

García, J. (2017). Administración de activos físicos: nuevos paradigmas para la conservación de infraestructura hidráulica en México. Trabajo de ingreso a la Academia de Ingeniería México A.C. Ciudad de México.

Reyes, S., y E. Reyes (2018). La historia del crédito agrícola en México. Cámara de Diputados, LXIII Legislatura.

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