Revista IC junio 2018 by Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

Espacio del lector

Consejo Editorial del CICM Presidente

Ascensión Medina Nieves Vicepresidente

Alejandro Vázquez Vera

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 587, junio de 2018

FOTO: SEDECO.MICHOACAN.GOB.MX

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MENSAJE DEL PRESIDENTE DIÁLOGO / TRABAJAMOS EN POLÍTICAS DE EFICIENCIA Y CONSUMO RESPONSABLE / LEONARDO BELTRÁN RODRÍGUEZ

PLANEACIÓN / OPORTUNIDADES DE DESARROLLO EN LA INFRAESTRUCTURA HIDROELÉCTRICA. HACIA UN CENTRO MEXICANO EN INNOVACIÓN DE ENERGÍA HIDROELÉCTRICA / ANA A. PALACIOS FONSECA

/ COMPORTAMIENTO 14 ESTRUCTURAS ESTRUCTURAL DE TÚNELES CONSTRUIDOS EN SUELO BLANDO / FERNANDO PEÑA MONDRAGÓN

TEMA DE PORTADA: INGENIERÍA PORTUARIA / LOS PUERTOS COMO MOTORES DEL DESARROLLO / HÉCTOR LÓPEZ GUTIÉRREZ

PARA LA INFRAESTRUCTURA / ASOCIACIONES PÚ24 FINANCIAMIENTO BLICO-PRIVADAS PARA LA PROSPERIDAD Y EL BIENESTAR / EDMUNDO GAMAS BUENTELLO / LA GRAN COYUNTURA. PLANEACIÓN FERROVIARIA 28 TRANSPORTES / JUAN PABLO MARTÍN DEL CAMPO MARTÍNEZ

PREVENCIÓN DE DESASTRES / ACCIDENTES EN EL SECTOR ENERGÉTICO / EDMUNDO DEL VALLE GALLEGOS

DEL MUNDO / RED DE FERRO36 ALREDEDOR CARRIL ETIHAD DE EAU / LIBRO TODOS LOS MIEDOS / 40 CULTURA PEDRO ÁNGEL PALOU

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

Consejeros

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

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 Andrés Moreno y Fernández 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 LXVIII, número 587, junio de 2018, 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 mayo de 2018, 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. Registro en el Padrón Nacional de Medios Certificados de la Secretaría de Gobernación. Para todo asunto relacionado con la revista, dirigirse a ic@heliosmx.org Costo de recuperación $60, números atrasados $65. Suscripción anual $625. Los ingenieros civiles asociados al CICM la reciben en forma gratuita.

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Mensaje del presidente

Generar propuestas y acciones

XXXVII CONSEJO DIRECTIVO Presidente Ascensión Medina Nieves Vicepresidentes Sergio Manuel Alcocer Martínez de Castro

stamos a las puertas de un momento histórico decisivo. La elección de un nuevo presidente de México en las condiciones actuales de nuestro país adquiere una trascendencia mayor a la regular.

Nuestro colegio, como institución gremial que asume la representación de miles

de ingenieros civiles, es una organización apartidista, al tiempo que no reniega de su papel político como corresponsable, al igual que cada organización y cada ciudadano, del destino del país.

Felipe Ignacio Arreguín Cortés Roberto Duque Ruiz Luis Rojas Nieto Jorge Serra Moreno Edgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Alejandro Vázquez Vera José Arturo Zárate Martínez Primer secretario propietario Juan Guillermo García Zavala

La severa crítica de la inmensa mayoría de la sociedad a la clase política debe estar acompañada por una mayor participación de los ciudadanos de manera

Primer secretario suplente Pisis Marcela Luna Lira

individual y organizada. La responsabilidad no debe reducirse al voto y al reclamo. En tal contexto, los ingenieros civiles integrantes del CICM estamos preparán-

Segundo secretario propietario Carlos Alfonso Herrera Anda

donos, en particular por medio de los comités técnicos, para la nueva etapa que en un primer momento se inaugura al conocerse el resultado oficial de la elección presidencial, y en una segunda, a partir de que asuma el nuevo presidente. Nuestra premisa es trabajar con base en un diagnóstico, en la crítica constructiva y en la generación de propuestas concretas para los asuntos de nuestra incumbencia profesional. En pocas palabras, generar propuestas y acciones. México requiere con urgencia una visión integradora en todos los sentidos, una

Segundo secretario suplente César Alejandro Guerrero Puente Tesorero Mario Olguín Azpeitia Subtesorero Regino del Pozo Calvete

visión que permita distinguir con claridad entre los fenómenos del crecimiento, el

Consejeros

desarrollo y el progreso, porque un país puede crecer sin desarrollarse, y puede

Aarón Ángel Aburto Aguilar

crecer y desarrollarse sin progresar.

José Cruz Alférez Ortega

Ramón Aguirre Díaz

Es necesario tomar conciencia de que el desarrollo económico con equidad sin-

Luis Attias Bernárdez

tetiza los tres fenómenos: el aumento de la producción, la mayor y mejor utilización

Jesús Campos López

de los recursos productivos y el bienestar para todos. Por lo anterior, la planeación, construcción y conservación de la infraestructura

Renato Berrón Ruiz Ernesto Cepeda Aldape Celerino Cruz García Salvador Fernández del Castillo

estratégica que sea instrumento pilar de un desarrollo estable, consistente y susten-

Verónica Flores Déleon

table es materia de nuestro trabajo con el propósito de ofrecer propuestas concretas

Mauricio Jessurun Solomou

en beneficio de México y de cada uno de sus habitantes.

Francisco García Álvarez Simón Nissan Rovero Alfonso Ramírez Lavín Juan Carlos Santos Fernández Óscar Valle Molina

Ascensión Medina Nieves XXXVII Consejo Directivo

www.cicm.org.mx

DIÁLOGO

Trabajamos en políticas de eficiencia y consumo responsable En la Ley de Transición Energética se establecen los objetivos que debe impulsar el sector para el crecimiento de la actividad económica, y mandata desarrollar una Estrategia de Transición para Promover el Uso de Tecnologías y Combustibles más Limpios; allí, por primera ocasión en la historia, establecimos las metas de eficiencia energética: duplicar la productividad energética al año 2050, en especial para tres sectores: el transporte, el industrial y el sector de la edificación. LEONARDO BELTRÁN RODRÍGUEZ Maestro en Administración pública. Desde 2005 labora en la Sener, donde fue director de Negociaciones Internacionales y director general de Información y Estudios Energéticos, entre otros, y actualmente es subsecretario de Planeación y Transición Energética.

IC: El Código de Conservación de Energía para las Edificaciones de México es una iniciativa que la Secretaría de Energía está promoviendo. ¿Cómo la definiría? Leonardo Beltrán Rodríguez (LBR): Este código surge de la necesidad de armonizar las normas oficiales mexicanas y las mejores prácticas de eficiencia energética en el sector, y con ello generar un impacto en el uso final de la energía. Contribuye al cumplimiento de la Ley de Transición Energética, donde se establecen los objetivos que debe impulsar el sector para el crecimiento de la actividad económica, y que mandata desarrollar una Estrategia de Transición para Promover el Uso de Tecnologías y Combustibles más Limpios; allí, por primera ocasión en la historia, establecimos las metas de eficiencia energética. Por su parte, el código se identificó como un instrumento clave para contribuir al aprovechamiento sustentable de la energía mediante la adopción e implementación de las normas ahí enlistadas. IC: El código se refiere específicamente a edificaciones, ¿qué aporta para promover esa eficiencia energética en las edificaciones? LBR: Es un código modelo que regula los requisitos mínimos de conservación de energía, particularmente para las edificaciones nuevas, residenciales y comerciales. En México tenemos cerca de 2,500 municipios, y cada uno es responsable de su código de edificación. Las normas a este respecto son particulares y propias de las condiciones locales; sin embargo, puede ser que haya algunos sitios donde, por la limitada capacidad institucional, su posibilidad de adoptar tecnología para el uso eficiente de la energía sea nula o casi nula. En ese

El código enlista normas con cuya adopción se contribuye al aprovechamiento sustentable de la energía.

sentido, el propósito primordial del código es contar con un documento que sirva como base técnica sólida, con las mejores prácticas internacionales para que cualquier gobierno local que tenga un interés pueda tomarlo co-

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Trabajamos en políticas de eficiencia y consumo responsable

IC: ¿Hay algún proceso de evaluación respecto del impacto que tenga el código? LBR: Al momento nos encontramos trabajando en la identificación de las áreas de oportunidad para evaluar los ahorros de energía eléctrica en las edificaciones generados por la aplicación de políticas enfocadas en esquemas de eficiencia y consumo responsable de la energía, por ejemplo la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Proyectamos que si replicamos el crecimiento de los últimos 15 años hacia 2030, el uso de la energía en los siguientes 15 años aumentaría el equivalente a cien nuevas ciudades. Para el sector energético implica miles de requerimientos, ya que se debe suministrar energía para industria, comercio, casa habitación y transporte. En la medida en que podamos estandarizar el proceso será mucho más fácil desarrollar productos competitivos que puedan impulsar el crecimiento económico desde el ámbito municipal.

uu El propósito primordial del código es contar con un documento que sirva como base técnica sólida, con las mejores prácticas internacionales para que cualquier gobierno local que tenga un interés pueda tomarlo como un instrumento de referencia, ya que contiene los requisitos mínimos que se deben cumplir a fin de tener una práctica adecuada en términos del uso eficiente de la energía. IC: ¿Existe algún seguimiento sobre qué pasa en tales o cuales municipios o estados respecto a la implementación del código? LBR: Hay dos procesos: uno es la presentación y difusión del código para que cualquier gobierno local pueda adoptarlo e implementarlo en sus reglamentos de construcción; el segundo es que diseñamos lo que en la práctica internacional se denomina “hoja de ruta de las tecnologías”. En este caso, una Hoja de Ruta de Edificación Sustentable es el documento en el cual se hace constar la diferencia en términos de capacidad institucional que hay y qué mecanismos tenemos que diseñar para lograr un nivel mínimo de capacidad institucional; qué programas debemos diseñar para que una vez con ese nivel mínimo se pueda evaluar la conformidad con las normas implementadas de acuerdo con el código; qué otros mecanismos o qué capacitación debe tenerse para poder adoptar estas nuevas tecnologías; qué mecanismos de política pública deben diseñarse para atender no solamente la parte comercial, sino las edificaciones públicas.

GOB.MX

mo un instrumento de referencia, ya que contiene los requisitos mínimos que se deben cumplir a fin de tener una práctica adecuada en términos del uso eficiente de la energía.

Al cierre del año 2017, el 21.08% de la electricidad que se generó en el país provino de recursos limpios.

Las acciones antes descritas permitirán contribuir a la meta fijada en la Estrategia de Transición, en la cual establecimos, en términos de eficiencia, duplicar prácticamente la productividad energética al año 2050, en especial para los tres sectores identificados: el transporte (que representa el 52.1% de la productividad energética buscada), el industrial (aproximadamente 35.6%), y el sector de la edificación (equivalente a alrededor de 12.3 por ciento). IC: ¿En qué medida y de qué manera deberían participar los ingenieros civiles en particular y qué podrían aportar? LBR: Los ingenieros civiles están estrechamente relacionados con el desarrollo de todo tipo de infraestructura, y la energía es un factor clave. Uno de los propósitos del Código de Conservación de Energía para las Edificaciones de México, además de proveer una base técnica robusta, es que el sector se estandarice y por lo mismo tenga menores costos y mayores beneficios; que los ingenieros civiles conozcan un elemento técnico que les permita tener un piso parejo para la competencia. IC: Mencionó documentos de prospectiva sobre la promoción de energías cada vez más limpias. ¿Cómo consideran la generación de energía hidroeléctrica frente a los otros tipos de energía? LBR: En estos momentos la tecnología hidroeléctrica es la que mayor contribución realiza al portafolio de generación eléctrica, con una participación del 9.7%. Al cierre del año 2017, el 21.08% de la electricidad que se generó en el país provino de recursos limpios; para 2018, la meta establecida es del 25%; para el año 2024 de 35%, y para 2050, de 50 por ciento. IC: ¿La hidroeléctrica conserva el mismo nivel de participación en dicho crecimiento? LBR: En términos relativos, su participación en el portafolio disminuirá, dado el crecimiento de las eólicas y las solares, así como de los biocombustibles.

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Trabajamos en políticas de eficiencia y consumo responsable

IC: ¿Cuál es el impacto de los costos por tipo de generación? LBR: Hoy son muy competitivas tanto la eólica y la solar como la hidroeléctrica. Otro elemento relevante es que el horizonte de operación de una hidroeléctrica eficiente puede ser de cientos de años, lo cual ofrece una gran ventaja al sistema porque es un recurso que permite modular la incorporación de otros recursos renovables variables.

Es importante tener un marco jurídico claro cuya hoja de ruta indique que el consumo de electricidad limpia tendrá un crecimiento constante, y esa es una señal al mercado generador para hacer inversiones en torno a las tecnologías limpias.

uu Los ingenieros civiles están estrechamente relacionados con el desarrollo de todo tipo de infraestructura, y la energía es un factor clave. Uno de los propósitos del código, además de proveer una base técnica robusta, es que el sector se estandarice y por lo mismo tenga menores costos y mayores beneficios; que los ingenieros civiles conozcan un elemento técnico que les permita tener un piso parejo para la competencia.

IC: La energía hidroeléctrica permite regular el suministro según la necesidad, a diferencia de la solar y la eólica, que tienen intermitencias y no ofrecen una entrega constante. LBR: Es correcto. IC: ¿Eso se considera?, porque me llamó la atención que dijera que la hidroeléctrica va perdiendo terreno frente a la solar. LBR: Retomando lo comentando respecto a la evolución y crecimiento de otras tecnologías, como la solar y la eólica, que cuentan con mayor presencia en la matriz energética. En términos relativos, hoy 7 de cada 10 megas de energías renovables provienen de hidroeléctricas.

En ese sentido, un elemento que se está impulsando estratégicamente es generar investigación y desarrollo tecnológico para ayudar a ser más productivo cada uno de estos recursos; hasta la fecha hemos invertido alrededor de 3 mil millones de pesos para la creación de siete centros mexicanos de innovación en energía y tienen todos diferentes apellidos: eólico, solar, geotérmico, energías del océano, de biocombustibles, y próximamente dos adicionales (redes y captura, uso y almacenamiento de CO2).

IC: Los resultados que están obteniendo en los proyectos de investigación ¿son aplicables en el ámbito industrial, o se requiere todavía un escalamiento? Se sabe que son necesarios grandes recursos económicos, en particular para el desarrollo de la energía solar y la eólica. LBR: En términos de la política pública se trabaja para tener un mercado eléctrico mayorista que incorpore más generación limpia. Existe el mecanismo de certificados de energía limpia que hace que el mercado consuma energía más limpia. Hay una obligación para todos los participantes del mercado de consumir un porcentaje de la electricidad de recursos limpios.

P-ZIMAPAN.HIDALGO.GOB.MX

IC: A su juicio, ¿esos 3 mil millones de pesos son pocos, muchos, son los necesarios? LBR: Históricamente es la mayor inversión en investigación y desarrollo tecnológico que se ha efectuado en el país, lo cual es sumamente positivo y refleja el compromiso con el tema. Otro elemento relevante es que además de la inversión se está involucrando a la comunidad académicocientífica y al sector privado en el trabajo conjunto para cada uno de estos temas. Así, se estima que el sector privado aporte unos 1,500 millones de pesos adicionales.

El horizonte de operación de una hidroeléctrica eficiente puede ser de cientos de años, lo cual ofrece una gran ventaja al sistema porque permite modular la incorporación de otros recursos renovables.

IC: ¿Cuál es la expectativa de cumplimiento de los compromisos del país en materia de incorporación de energías sustentables? LBR: La perspectiva de cumplimiento es al 100%. Estamos a tiempo y en la ruta para cumplir con los objetivos: 35% para el 2024 y 50% para el 2050. Incluso, si observamos el documento prospectivo, el Programa de Desarrollo del Sector Eléctrico Nacional (Prodesen), al actual ritmo estaríamos adelantando entre 10 y 12 años el cumplimiento de la meta para el 2050. IC: Las plantas de acumulación de energía por bombeo en más de 40 países se han utilizado con éxito. ¿Por qué la Sener no se ha planteado la construcción de este tipo de plantas?

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Trabajamos en políticas de eficiencia y consumo responsable

LBR: Se están evaluando un par de proyectos con esta tecnología, incluso se han organizado talleres con la cooperación del Banco Mundial, que trajo expertos operadores de los proyectos y se conjuntó a diferentes actores, incluyendo a la Asociación Mexicana de Hidráulica y el IMTA, para entender cuáles son los retos. Con la Comisión Reguladora de Energía buscamos no limitar el desarrollo de cualquier tipo de recurso o tecnología.

IC: ¿Se va a invertir en proyectos como Laguna Verde? LBR: No se está hablando de otra planta, pero sí de aumentar la capacidad de Laguna Verde; se tiene programado que hacia 2030 puedan incorporarse dos nuevas unidades.

uu Un elemento que se está impulsando estratégicamente es generar investigación y desarrollo tecnológico para ayudar a ser más productivo cada uno de los recursos limpios; hasta la fecha hemos invertido alrededor de 3 mil millones de pesos para la creación de siete centros mexicanos de innovación en energía, y próximamente de dos adicionales. IC: Desde hace muchos años la CFE tiene un documento de prospectiva, el POISE, que actualiza anualmente. ¿Está en sinergia con los análisis de la Sener o es independiente? LBR: Hasta antes de la reforma energética, el documento base era precisamente el Programa de Obras e Inversión del Sector Energético, ¿por qué razón?, básicamente porque sólo la Comisión Federal de Electricidad (CFE) operaba; existían los productores independientes, pero era relativamente menor su contribución. Hoy está creciendo más la participación del sector privado: aproximadamente el 40% de la capacidad instalada de generación es privada. Entonces se requiere tener ejercicios separados, y sin duda parte del trabajo que continúa realizando la CFE ayuda a atender el 80% del sistema. El Centro Nacional del Control de Energía nos apoya para entender la dinámica de mercado y ahora tenemos una planeación regional, por nodos, que contempla la saturación de las diferentes líneas, la prospectiva en términos de incorporación de nuevos proyectos, las subastas de energía para tenerlas incorporadas en los modelos de planeación, ya que hoy contamos con un ecosistema que nos permite tener un modelo de planeación mucho más robusto. IC: Un enfoque crítico respecto a la incorporación del sector privado a la generación de energía plantea que se ha hecho en desmedro de la capacidad existente en

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IC: ¿Qué atención recibe la energía nuclear? LBR: Sin duda se tiene contemplada, tan es así que es considerada como energía limpia.

Las energías solar y eólica cuentan con mayor presencia en la matriz energética.

la CFE, al tener ésta que reducir su operación para dar lugar a los privados. ¿Qué tan cierto es esto? LBR: Habría que matizarlo. En la medida en que va creciendo el mercado, en términos relativos puede ir perdiendo terreno el actor dominante, pero en términos absolutos sigue creciendo, al igual que las necesidades del país, y esto al mismo tiempo es un reconocimiento del tamaño del sector público. La CFE tiene una dimensión que le permite hacer eso; hay una expansión de la industria eléctrica y no solamente a expensas del sector público, lo que permite la convivencia entre el modelo previo y el modelo nuevo, pero además lo que se privilegia no es la participación del sector público, que sin duda es relevante, sino un mercado competitivo, donde se ofrezcan las mejores condiciones para la participación pero también en cuanto a la tarifa eléctrica que pagamos y cómo ésta refleja los resultados de las subastas eléctricas de largo plazo. En la primera subasta de largo plazo que se realizó hace un par de años, la CFE estaba dispuesta a pagar hasta 70 dólares por megawatt hora, y el promedio de esa subasta fueron 48.8 dólares; en la tercera subasta, hace unos meses, el promedio fue de 20.6 dólares por megawatt hora, lo que implica una mejora en la estructura de costos para la CFE y los participantes de mercado que quieren acceder a ese precio, que ahora lo pueden hacer. IC: Esos 70, 48 y 20 dólares por megawatt hora, ¿qué representan comparativamente en el ámbito del mercado internacional? LBR: El precio internacional es el más competitivo en cada momento, al ser dinámico. En el momento en que se asignó la subasta, ese era el precio más competitivo del planeta; hoy se presentan precios menores en Emiratos Árabes Unidos y en Chile. Hoy ese resultado ya se sobrepasó Entrevista de Daniel N. Moser ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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PLANEACIÓN

Oportunidades de desarrollo en la infraestructura hidroeléctrica Hacia un Centro Mexicano en Innovación de Energía Hidroeléctrica La generación hidroeléctrica ha constituido una de las opciones más atractivas para la producción de energía, que en sistemas bien planificados brinda importantes opciones de desarrollo social para las comunidades en la zona de influencia de los proyectos. ANA A. PALACIOS FONSECA Ingeniera civil con maestría en Ingeniería hidráulica. Especialista en hidráulica en el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Sus líneas de investigación son energías limpias, generación hidroeléctrica, obras hidráulicas, hidrometría y modelación aplicada.

El gobierno federal, mediante la Ley de Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE), tiene la meta de que en el año 2024 el 35% de la capacidad instalada en México provenga de fuentes limpias (Sener, 2017b). De acuerdo con datos del Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional 2017-2031, en el año 2016 el 71.2% de la capacidad instalada provino de tecnologías convencionales y el 28.8% de tecnologías limpias, de las cuales la generación hidroeléctrica representó el 17%, con 12,589 MW en 84 centrales hidroeléctricas, es decir, 1 de cada 4 MW instalados en escala nacional de tecnologías limpias. En generación anual, las energías limpias contribuyen con el 20.3%, es decir 64,868 GWh, del cual las hidroeléctricas aportan el 48%, que en suma

con la energía eólica (16%) representan el 64% de la generación nacional (Sener, 2017a). Retos y oportunidades de la generación hidroeléctrica en México El potencial hidroeléctrico está en función del almacenamiento de las presas, que es del orden de 150 mil millones de metros cúbicos; este volumen depende de la precipitación y los escurrimientos en las distintas regiones del país. Actualmente México tiene 181 presas, que representan casi el 80% de la capacidad total de almacenamiento del país (Conagua, 2016). A pesar de tener un potencial de generación, su crecimiento se ha retrasado, principalmente por las nuevas reglas del mercado eléctrico mayorista (MEM), que no reconoce su valor, así como por la oposición de algunos grupos, cuyo mayor argumento son las afectaciones sociales y ambientales. En este sentido, el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) y el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) promueven la identificación de proyectos de investigación, innovación y desarrollo tecnológico que aporten a este crecimiento mediante la creación de un Centro Mexicano en Innovación de Energía Hidroeléctrica (CemieHidro), por lo que se han identificado oportunidades de

Bioenergía, 3% Geotermoeléctrica, solar y FR, 2%

Frenos regenerativos, 0% Cogeneración eficiente, 8%

Nucleoeléctrica, 2% Eólica, 5%

Hidroeléctrica, 17%

Firco: Fideicomiso de Riesgo Compartido. Hidroeléctrica, 48%

Firco, 0% Generación distribuida, 0% Bioenergía, 2%

Eólica, 16%

Geotérmica, solar y FR, 10% Nucleoeléctrica, 16%

Fuente: Sener, 2017a.

Figura 1. Capacidad instalada (izquierda) y generación media anual (derecha) en energías limpias en 2016 en México.

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Oportunidades de desarrollo en la infraestructura hidroeléctrica

Sonora 164 MW 699 GWh

Chihuahua 28 MW 91 GWh

Sinaloa 777 MW 2,374 GWh

Durango 20 MW 58 GWh

Nayarit 2,491 MW 4,314 GWh > 1,000 MW >100 MW < 100 MW

Coahuila 66 MW 49 GWh

Tamaulipas 32 MW 57 GWh San Luis Potosí 20 MW 100 GWh

Jalisco 422 MW 794 GWh Michoacán 565 MW 2,428 GWh

Guerrero 1,838 MW 4,245 GWh Puebla 460 MW 1,477 GWh

Guanajuato 2 MW 5 GWh Hidalgo 292 MW 1,848 GWh

Estado de México 72 MW Veracruz 123 GWh 156 MW 586 GWh Oaxaca Chiapas 356 MW 4,828 MW 1,220 GWh 10,441 GWh Fuente: Sener, 2017a.

Figura 2. Mapa de la capacidad y generación en centrales hidroeléctricas, 2016 (MW/GWh).

desarrollo que permitirían en el corto plazo potenciar la generación hidroeléctrica; éstas se encuentran dentro de cuatro grandes temas de análisis (véase figura 3), así como cuatro esquemas de aprovechamiento para ser competitivos en el nuevo MEM (véase figura 4) Modernización y repotenciación de centrales existentes Este esquema se refiere a las centrales de generación actual que ya cumplieron su vida útil. Algunas instalaciones pueden superar los 100 años y es común contar con equipos que poseen bajas eficiencias de operación, ya sea por su diseño original o por las pérdidas de eficiencia acumuladas durante su vida de servicio, por lo cual se

Caracterización y evaluación de los recursos

puede trabajar en la modernización de equipos e instalaciones auxiliares que permitan recuperar las eficiencias operativas originales o incrementar la capacidad de generación actual. A través de la modernización y repotenciación se tienen las posibilidades de incrementar su factor de planta y con tiempos de vida útil de 50 años, mientras que las centrales eólicas y solares no superan los 25 años. Identificación de centrales para modernización y repotenciación Existen 101 presas de generación, entre grandes (mayores de 30 MW) y pequeñas (menores de 30 MW), tanto de la Comisión Federal de Electricidad como de

Desarrollo de tecnología, investigación e innovación

Participación en el mercado

Seguridad hídrica, medio ambiente y sociedad

Figura 3. Oportunidades de desarrollo de la generación hidroeléctrica.

Nuevas centrales de generación: con embalse y a hilo de agua

Infraestructura hidráulica existente

Modernización y repotenciación

Almacenamiento por bombeo hidráulico

Figura 4. Esquemas de aprovechamiento para ser competitivos en el nuevo MEM.

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2 5 0 16 5 25 15 2 3 3 1 35 10 36 18 5 1 2 9 1 14 10 8 51 23 2 19 1 0 2 32 15 60 10 15 4 8 0

1880 1860

Presas mayores de 50 años Capacidad instalada

1400 1200 1000 800 600 400 200

Capacidad instalada en MW

1900

135 70 30 21 2 0 18

1920

80 5

1940

26 26 26

1960

Central Portezuelos I La Laguna Umécuaro *Central Necaxa Los Reyes La Boquilla *Central Tepexic Tamazulapan Ing. Andrew Weiss (La Colina) San Pedro Porúa Itzícuaro *Central Lerma La Rosetilla Tuxpango Der. El Durazno Bombana Bartolinas Jumatán Der. Puente Grande Micos Salvador Alvarado (Sanalona) El Encanto Zumpimito Colimilla Central Santa Bárbara Texolo Álvaro Obregón Electroquímica Chapultepec Schpoiná Falcón *Central Patla El Cóbano Adolfo Ruiz Cortines (Mocúzari) Minas Tacotán Colotlipa Der. Tuxpan Temascal II Chilapan Canseco Der. Tepetapan Mazatepec Cupatitzio Luis M. Rojas (Intermedia) Central El Infiernillo Plutarco Elías Calles (El Novillo) Manuel M. Diéguez (Santa Rosa) Ambrosio Figueroa José Cecilio del Valle Central Portezuelos II Der. Atexcaco Camilo Arriaga (El Salto II)

Año de construcción de la central

1980

1898 1903 1904 1905 1913 1916 1923 1926 1927 1928 1929 1931 1931 1932 1940 1940 1940 1941 1945 1945 1948 1948 1949 1950 1951 1951 1952 1952 1952 1953 1954 1954 1955 1955 1956 1956 1957 1957 354 1959 1960 1960 1960 220 1962 1962 1962 1200 1964 1964 1964 1964 1964 1964 1964 1966

Oportunidades de desarrollo en la infraestructura hidroeléctrica

*Generadora Fénix

Figura 5. Centrales actuales mayores de 50 años.

privados, que corresponden a 12,575 MW de capacidad instalada (Sener, 2015); de ellas se identifican 54 presas mayores de 50 años de operación, siendo la más antigua y sin rehabilitación la Central Portezuelos 1 en Atlixco, Puebla. De esas presas, existen 43 con una capacidad menor que 30 MW; destaca la derivadora Echeverría en Puebla, construida en 1880 y de 2.80 MW, entre otras (Conagua, 2017). En la figura 5 se muestran todas las presas de generación actual y el año de construcción, así como su capacidad instalada. Es recomendable que antes de hacer un estudio de rehabilitación y repotenciación de centrales hidroeléc100°0’0’’ W 90°0’0’’ W Estados Unidos de América

Golfo de México

Norte

Infraestructura hidráulica existente (uso del agua para riego y derivadoras)

Centroamérica

720

Océano Pacífico

480

Fuente: Cenapred.

0 120 240

15°0’0’’ N 20°0’0’’ N

25°0’0’’ N

30°0’0’’ N

110°0’0’’ W

Km Simbología: Infraestructura hidráulica existente Proyección: universal transversal de Mercator. Figura 6. Infraestructura hidráulica existente susceptible de generación hidroeléctrica, con uso para riego y derivadoras.

tricas existentes se analice la factibilidad tomando en cuenta aspectos económicos, ambientales y de ingeniería. Se debe hacer énfasis en los estudios topográficos y topobatimétricos para definir las curvas elevacionesáreas-capacidades del vaso para el nuevo estudio hidrológico, definir nuevamente los niveles de operación de la central y el volumen de almacenamiento, y posteriormente hacer la evaluación de los componentes mecánicos y el estudio hidroenergético de los nuevos parámetros de generación. Equipamiento en infraestructura hidráulica existente Este esquema se refiere a las estructuras hidráulicas que no tienen aprovechamiento de energía eléctrica, pero son susceptibles de hacerlo, como son las presas de almacenamiento y las derivadoras, canales de riego, acueductos, plantas de tratamiento, obras de regulación, etc., y que pueden ser utilizadas para la generación de energía eléctrica respetando las necesidades actuales en los usos del agua y sin afectar el entorno económico, social y ambiental. Existen casos en los que ya se previó el equipamiento hidroeléctrico y no se llevó a cabo; la mayoría de éstos están en un entorno de zonas productivas, como son los distritos de riego. El Sistema de Seguridad de Presas de la Dirección Técnica de la Conagua tiene información de 5,828 estructuras hidráulicas entre presas, bordos, derivadoras, centrales de generación, para riego y agua potable, entre otros; de ellas se identifican 2,917 estructuras susceptibles de generación hidroeléctrica con uso principalmente en riego y que cuentan con una obra de toma.

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Oportunidades de desarrollo en la infraestructura hidroeléctrica

110°0’0’’ W

100°0’0’’ W 90°0’0’’ W Estados Unidos de América

Norte

720

480

0 120 240

15°0’0’’ N 20°0’0’’ N

25°0’0’’ N

30°0’0’’ N

12. Venustiano Carranza 3 13. Laguna Colorada 19 23 14. Picachos 12 10 15. Basilio Badillo 6 20 8 Infraestructura 16. Valle de Bravo 2 hidráulica 59 17. Javier Rojo existente con Golfo de México 14 Gómez potencial de 24 18. Guadalupe 5 a 30 MW Presa Juan Sabines, Chiapas, 1982 17 7 22 (pequeñas 19. Ing. Rodolfo 25 1 15 4 centrales) Félix Valdés 21 1. Cajón de Peñas 7. Corazón de María Fuente: 20. Villa Hidalgo 16 18 2. Francisco Zarco 8. Internacional Cenapred. Océano Pacífico 11 21. Manuel Ávila Anzaldúas 3. Lázaro Cárdenas Camacho 9. Ing. Aurelio 4. Solís Centroamérica 22. El Centenario Benassini Vizcaíno 5. Amata 10. Francisco I. Madero 23. Ing. Luis L. León 6. Josefa Ortiz de Km 24. Der. Jocoqui 11. Presidente Domínguez Benito Juárez 25. Endhó Simbología: Infraestructura hidráulica existente Proyección: universal transversal de Mercator. 13

Figura 7. Infraestructura existente con potencial de 5 a 30 MW.

Potencial de pequeña, mini y microgeneración La viabilidad técnica y económica de cada uno de los sitios de infraestructura hidráulica existente seleccionados depende directamente de la capacidad a instalar (MW) y la generación media anual que pueda producir (GWh). Partiendo de lo anterior, se identifican 362 estructuras hidráulicas en los rangos de pequeña (menor de 30 MW), mini (1 a 5 MW) y micro (menor de 1 MW), que suman un potencial de 484.41 MW y 1,697 GWh de generación anual. En pequeña generación se identifican 25 presas que suman 279.85 MW y una generación media anual de 981.10 GWh (Conagua, 2017). En minigeneración se identifican 81 estructuras que suman 162.25 MW y una generación de 568.52 GWh. El resto son microgeneración, que suman 42.30 MW o una generación anual de 148.24 gigawatts hora. Conclusiones y recomendaciones Con casi 140 años de desarrollo, la generación hidroeléctrica es una de las opciones más atractivas para la producción de energía. Constituye una forma de generación de energía limpia con alta flexibilidad de operación, bajos costos de operación y mantenimiento, amplio ciclo de vida y capacidad de dar soporte a la participación de otras fuentes de generación de energía. Algunos de los retos más relevantes son los que se refieren a las nuevas reglas del MEM, donde existe una baja competitividad frente a las tecnologías de generación solar y eólica, por varias razones como los financiamientos, los precios futuros y los costos de inversión. Asimismo, es importante atender los aspectos socioambientales desde la sustentabilidad y el desarrollo social: existe una gran expectativa de desarrollo social, el cual no llega regularmente a concretarse. El desarrollo en el corto plazo de la generación hidroeléctrica se puede realizar incentivando proyectos y herramientas tecnológicas y de innovación, fomentando un

uso sostenible del agua y la energía y haciendo contribuciones importantes a la gobernanza del agua y la energía. La conformación de un Centro Mexicano en Innovación de Energía Hidroeléctrica puede ser el mecanismo para lograrlo a través de alianzas estratégicas entre los centros de investigación, las instituciones, la industria, la iniciativa privada, las universidades y todos aquellos interesados en el desarrollo de este sector. El IMTA y el INEEL unen esfuerzos para lograrlo con una estrategia de agua y energía a largo plazo con objetivos claros de ambos sectores. Se están impulsando oportunidades de desarrollo de la generación hidroeléctrica en cuatro esquemas de aprovechamiento: 1) nuevas centrales de generación, 2) infraestructura hidráulica existente, 3) modernización y repotenciación, y 4) almacenamiento por bombeo hidráulico. Los temas 2 y 3 se han descrito en el presente artículo. En el tema de modernización se identifican, de las 101 presas en operación actual, 54 centrales con una antigüedad mayor de 50 años. En infraestructura hidráulica existente se identifican 2,916 estructuras hidráulicas con obra de toma, principalmente derivadoras y con posibilidad de equipamiento y generación, que equivalen a 484.41 MW y 1,697 GWh de generación anual

Referencias Comisión Nacional del Agua, Conagua (2016). Estadísticas del Agua en México. Conagua (2017). Sistema de Seguridad de Presas. Secretaría de Energía, Sener (2015). Inventario Nacional de Energías Renovables. Disponible en: https://dgel.energia.gob.mx/inere/ Sener (2017a). Programa de Desarrollo del Sector Eléctrico Nacional, Prodesen, 2017-2031. Sener (2017b). Presentación durante el 1er Simposio “Retos y Oportunidades de la Generación Hidroeléctrica en México”. 26 de octubre. IMTA-INEEL. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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ESTRUCTURAS

Comportamiento estructural de túneles construidos en suelo blando Hoy en día, el método del escudo es uno de los más empleados en la construcción de túneles. La máquina tuneladora se encarga de la excavación del terreno, así como de la colocación de un revestimiento formado por dovelas prefabricadas. Una de las principales problemáticas que presentan este tipo de túneles es que no se pueden considerar continuos, debido a la existencia de las juntas tanto entre dovelas como entre anillos sucesivos. En este trabajo se presentan los estudios sobre el comportamiento estructural de túneles dovelados construidos en suelo blando y los principales factores que influyen en el comportamiento estructural de este tipo de túneles y que se deben tomar en cuenta tanto en el análisis como en el diseño. FERNANDO PEÑA MONDRAGÓN Ingeniero civil con maestría en Estructuras y doctorado en Sísmica. Investigador y coordinador de Ingeniería Estructural en el II UNAM. Miembro vitalicio del CICM. Miembro de la European Mechanics Society, de la SMIE y de la SMIS.

En la actualidad, los túneles son empleados en distintas obras, como son los trenes subterráneos (metro), ferrocarriles, transporte de agua potable y de aguas residuales, etc. El método del escudo es uno de los más utilizados en la construcción de este tipo de estructuras, en túneles tanto en suelo blando como en roca; se utiliza una máquina tuneladora (TBM) que se encarga de excavar el terreno, así como de colocar un revestimiento formado por dovelas prefabricadas (llamado comúnmente “primario”), en general de concreto reforzado, que funciona como ademe temporal o definitivo del túnel. Igualmente, los túneles construidos en el suelo blando de la Ciudad de México mediante la técnica de Dovela llave

Segmento o dovela

Juntas entre dovelas (juntas longitudinales)

Juntas entre anillos (juntas circunferenciales)

Figura 1. Partes básicas de un túnel dovelado.

escudo se complementan, por lo regular, con un revestimiento adicional (llamado “secundario” o “definitivo”) de concreto colado in situ, con cimbra telescópica y de espesor igual o un poco mayor que el primario. En la figura 1 se muestran las partes básicas que constituyen una sección de túnel típico, con revestimiento dovelado y con revestimiento definitivo. Una de las principales problemáticas que presentan este tipo de túneles es que no se pueden considerar continuos, debido a la existencia de juntas tanto entre dovelas como entre anillos sucesivos. Por otro lado, debido al proceso constructivo, el revestimiento secundario se coloca meses después de haberse colocado el revestimiento primario de dovelas prefabricadas. Esto hace que el revestimiento definitivo no tome cargas sino tiempo después, debido al cambio de cargas por el abatimiento del manto freático y a la transferencia de carga del primario al secundario por el fenómeno de flujo plástico. Filosofía de diseño Para el diseño de los túneles dovelados con dos revestimientos se pueden hacer dos tipos de consideraciones: a) que los revestimientos trabajen de forma aislada; b) que ambos revestimientos trabajen de forma conjunta. La primera consideración es la más conservadora, pues da por hecho que el revestimiento primario cumplió

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Comportamiento estructural de túneles construidos en suelo blando

su función de soporte provisional y que no será capaz de tomar esfuerzos debido a las cargas de largo plazo. Es decir, el revestimiento de dovelas se diseña únicamente para soportar las cargas del suelo y de la presión de poro durante el proceso constructivo del túnel, mientras que el revestimiento secundario se diseña para que soporte todas las cargas de largo plazo, principalmente las debidas al abatimiento de la presión de poro. La segunda consideración es la más realista y generalmente conlleva diseños con menor cuantía de acero en comparación con el que sigue la primera consideración, pues en este caso se toma en cuenta una sección resistente que estará formada por ambos revestimientos. Sin embargo, en el análisis y diseño del revestimiento del túnel, tanto primario como secundario, es necesario tener en cuenta en el modelo numérico tres aspectos: a) el proceso constructivo, ya que cada etapa modificará el estado de esfuerzos, tanto del suelo como de los revestimientos; b) la presencia de juntas entre dovelas y entre anillos del revestimiento primario, lo que modificará la rigidez del anillo y la distribución de los elementos mecánicos, y c) la interacción entre el revestimiento primario y el secundario. Análisis por etapas constructivas Un análisis por etapas constructivas está conformado por una serie de análisis en los que se modela cada paso que conforma la construcción del túnel. De este modo, en cada etapa se tienen diferentes condiciones de carga y de frontera y distintas propiedades mecánicas de los materiales. El final de una etapa constructiva representa las condiciones iniciales del siguiente paso de análisis. Dependiendo del problema por analizar, y sobre todo de la forma de simplificar el problema, serán las etapas constructivas. De forma general, para un análisis estructural se deben tener en cuenta al menos cuatro etapas: a) excavación y construcción del revestimiento primario; b) consolidación del medio debida al exceso de presión de poro generado por la construcción del revestimiento primario; c) construcción del revestimiento secundario; d) consolidación del medio debida al exceso de presión de poro generada por la construcción del revestimiento definitivo y por el abatimiento de las presiones intersticiales.

Figura 2. Ejemplo típico de una junta plana entre dovelas.

Influencia de las juntas entre dovelas y entre anillos Los principales mecanismos de falla que puede presentar un túnel dovelado son: agrietamiento excesivo de las dovelas, rotaciones excesivas de las juntas entre dovelas, aplastamiento de las juntas y deformaciones de ovalamiento debido a las presiones de tierra y agua. Estos tipos de falla están altamente influidos por el comportamiento mecánico de las juntas.

uu Las juntas entre anillos se localizan entre dovelas de dos anillos consecutivos, y en éstas se pueden desarrollar rotaciones y traslaciones. En ocasiones se coloca entre las dos superficies de contacto un material de empaque, el cual sirve para tener esfuerzos uniformes en la junta. Además, las juntas entre anillos pueden contar con un sistema machihembrado, el cual facilita el montaje de los anillos y previene grandes desplazamientos entre ellos. En la actualidad, las juntas entre dovelas son planas, sin conectores mecánicos. En la figura 2 se muestra un ejemplo típico de juntas planas. Se observa que el contacto es directamente entre dovela y dovela, sin ningún tipo de conector. Las juntas planas pueden resistir momentos flexionantes gracias a la carga axial actuante en ellas. Debido a esto, el comportamiento de la junta está influido significativamente por la fuerza normal presente en la junta, la cual es debida a la presión radial impuesta por el suelo y el agua al túnel. Así, cuando el momento flexionante es de pequeña magnitud, entonces se tendrá un esfuerzo de compresión en toda la sección transversal de la junta. Ya que la junta no puede transmitir esfuerzos de tensión, conforme se incrementa el momento flexionante llegará un punto en el que en uno de los extremos el esfuerzo será igual a cero. Esto da como resultado rotaciones adicionales debidas a la apertura de la junta. Diversos autores han estudiado el comportamiento mecánico de las juntas entre dovelas. De estos estudios (Peña et al., 2012) se resume que: a) conforme aumenta el número de juntas en un anillo, el momento flexionante y las fuerzas actuantes en las dovelas decrecen; b) existe un número crítico de juntas después del cual, si se sigue aumentando el número de juntas, no existe una disminución significativa del momento flexionante; c) la posición de las juntas también es un factor determinante en el nivel de esfuerzos presente en el anillo; d) la rigidez a rotación de la junta depende de las cargas actuantes en ella; e) la rigidez disminuye cuando se incrementa el momento flexionante, y se incrementa al aumentar las fuerzas axiales; f) el comportamiento mecánico de la junta no sólo depende de su geometría y del material de las dovelas, sino también de las cargas aplicadas y del tipo de conexión usado (con pernos o sin ellos).

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Comportamiento estructural de túneles construidos en suelo blando

Resortes rotacionales inelásticos

12.50° 69.50°

69.50°

Barras elásticas Ø 367.5 cm 69.50°

69.50°

69.50° Figura 3. Esquema de un modelo típico de barras y resortes.

Por otro lado, las juntas entre anillos se localizan entre dovelas de dos anillos consecutivos, y en éstas se pueden desarrollar rotaciones y traslaciones. En ocasiones se coloca entre las dos superficies de contacto un material de empaque, el cual sirve para tener esfuerzos uniformes en la junta. Además, las juntas entre anillos pueden contar con un sistema machihembrado, el cual facilita el montaje de los anillos y previene grandes desplazamientos entre ellos. Los modelos numéricos utilizados en la práctica para el diseño de este tipo de estructuras deben permanecer lo más sencillos posible. Para ello, generalmente se utilizan modelos de barras y resortes, donde las barras representan las dovelas, y los resortes rotacionales, las juntas entre dovelas (véase figura 3). Debido al comportamiento de las juntas, estos resortes rotacionales deben ser inelásticos, definidos por una ley momento-rotación, la cual generalmente es bilineal (Peña y Galván, 2014). En la bibliografía existen diversas expresiones para definir una ley bilineal para juntas no atornilladas, donde el a

momento resistente está dado por la carga axial actuante en el anillo (Peña et al., 2012). Se hace notar que estos resortes son no lineales, lo cual depende de si la junta se encuentra abierta o cerrada. Esto significa que, aun para diseño, se deben utilizar modelos no lineales, lo cual hace más complejo el análisis de este tipo de estructuras. Interacción entre revestimientos Como ya se mencionó, debido al proceso constructivo, el revestimiento secundario se coloca meses después de haberse colocado el primario de dovelas prefabricadas. Esto trae consigo la incertidumbre de saber si el colado del revestimiento secundario permite tener una estructura monolítica entre ambos revestimientos. Se han realizado diversos estudios numéricos que tienen como objetivo determinar si ambos revestimientos trabajan en conjunto como una sola sección o si existe la posibilidad de un deslizamiento o separación entre ellos. Para entender el comportamiento de la interacción entre revestimientos se han realizado diferentes modelos, en los cuales se modificó la forma en que se considera el contacto entre ellos. Aquí se muestran los resultados de los dos modelos más representativos (Peña y Meli, 2013). El primero considera un contacto perfecto, lo que equivale a suponer que ambos revestimientos trabajen como una sola sección. En este caso existe una compatibilidad perfecta entre esfuerzos y deformaciones entre revestimientos, lo que significa que trabajan como una sola sección. Se presentarán esfuerzos de compresión por el extradós y esfuerzos de tensión por el intradós, en clave y cubeta, mientras que en los hastiales la distribución de esfuerzos es compresión en el intradós y tensión en el extradós (véase figura 4a). El segundo modelo permite separación y deslizamiento entre revestimientos. Esta hipótesis implica que la única fuerza que se opondrá al deslizamiento entre revestimientos estará dada por la fuerza de fricción preb

28.07

21.205

14.34

7.475

0.610568

–6.254

–13.119

–19.984

–26.849

–33.714

9.316

6.398

3.481

Y Z X

0.56326

–2.354

–5.272

–8.189

–11.107

–14.024

–16.942

Y Z X

Figura 4. Mapas de esfuerzos axiales (kg/cm2) y deformadas de un anillo de túnel dovelado con ambos revestimientos, considerando a) contacto perfecto y b) separación y deslizamiento.

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Comportamiento estructural de un túnel dovelado típico Con el fin de conocer el comportamiento estructural de los túneles dovelados con dos revestimientos, se hizo un modelo de elemento finito de un túnel de drenaje típico de la Ciudad de México (véase figura 5), el cual considera el comportamiento de las juntas y la interacción entre el revestimiento primario y el secundario. Para ello, el modelo numérico contempla cuatro etapas constructivas: construcción del revestimiento primario, consolidación por la construcción del túnel, construcción del revestimiento secundario y consolidación por el abatimiento de las presiones intersticiales. En el análisis se consideró la reducción del módulo de elasticidad del concreto debido al efecto del flujo plástico. El coeficiente de flujo plástico Ct fue igual a 0.75. De este modo se calcula el módulo de elasticidad efectivo Eeff, con el cual se obtiene una reducción de 43% del módulo de elasticidad inicial Ec del material para el revestimiento primario y el secundario. En la figura 6 se muestra la curva relación de cargas K (carga horizontal Ph entre vertical Ph)-cambio de diámetro horizontal. Durante las etapas 1 y 2 se tiene una relación de cargas constante de 0.96, que son las etapas

y x

Figura 5. Modelo de elemento finito de un túnel de drenaje típico: a) modelo de dos anillos dovelados; b) modelo con dos revestimientos.

antes de la construcción del revestimiento secundario. La deformación máxima del revestimiento primario, al final de la etapa 2, permanece en rangos aceptables, pues su distorsión es de 0.0035. La etapa 3 es la construcción del revestimiento secundario, la cual no genera cambios en el estado de esfuerzos del revestimiento primario. En la etapa 4, la pendiente de la curva va cambiando conforme hay una disminución de la relación de cargas K, por la disminución de la presión de poro, debido al abatimiento del manto freático. Esto provoca que las presiones horizontales disminuyan, lo que equivaldría a tener un “desconfinamiento” del túnel. Para este caso en particular, a grandes valores de la relación de cargas K no hay una separación, en la zona de hastiales, del revestimiento secundario con respecto al primario. Esto ocurre cuando se alcanza una relación de 0.77, donde hay un cambio de pendiente de la curva (hay una pérdida en la rigidez global del túnel). Al incrementarse el desconfinamiento del anillo, se presenta una separación entre los revestimientos pri1

Comienzo de etapa 4

0.95

Comienzo de agrietamiento

Etapa 2

0.90 Relación K(Ph/Pv)

sente entre ellos, lo cual significa que no habrá compatibilidad de esfuerzos y deformaciones entre revestimientos, pues no trabajan como una sola sección debido a la separación y al deslizamiento que hay entre ellos (véase figura 4b). Debido a la fuerza de compresión por la columna de suelo, la clave y cubeta se encontrarán en contacto perfecto, mientras que los hastiales se separarán debido a la diferencia de rigideces entre revestimientos. En la zona de hastiales, debido a que hay una separación entre revestimientos, no habrá fuerzas de fricción. La zona de los riñones es donde se concentrarán las fuerzas de fricción entre anillos; sin embargo, en general el deslizamiento que se puede presentar es pequeño y por lo tanto se puede despreciar. De los resultados de estos análisis se observa que una condición favorable para el túnel se da cuando los dos revestimientos trabajan de forma conjunta, al no haber una separación o deslizamiento entre ellos. Sin embargo, es difícil que se dé esta situación en la realidad; no hay nada que garantice que ambos revestimientos vayan a permanecer unidos, pues no existe una liga (mecánica o química) entre ellos. De esta forma, la condición crítica se presenta con la separación entre revestimientos. La rigidez global del anillo se degrada cuando comienza la separación o el deslizamiento entre revestimientos. El deslizamiento estará influido por la relación entre las cargas horizontales y verticales. A mayor valor de esta relación, menor será el deslizamiento o la separación entre revestimientos. A cargas pequeñas, los revestimientos trabajan como una sola sección hasta que se rebasa la fuerza de fricción o se separan.

Comienzo de separación de revestimientos

0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0

2 3 Cambio de diámetro (cm)

Figura 6. Curva relación de cargas K-cambio de diámetro horizontal.

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Comentarios finales Para el análisis y diseño de los túneles se debe tener un conocimiento integral de la estructura. Es decir, se deben conocer el proceso constructivo, el comportamiento del suelo y el de los materiales. Por tal motivo, se tiene que modelar de forma adecuada tanto el comportamiento de las juntas entre dovelas como la interacción entre revestimientos.

uu Al incrementarse el desconfinamiento del anillo, se presenta una separación entre los revestimientos primario y secundario en la zona de hastiales, por lo que en esta zona ambos revestimientos trabajan de forma aislada. Debido a esto, se presenta agrietamiento tanto en el revestimiento primario como en el secundario, con un mayor agrietamiento del primario en la zona de hastiales, mientras que para el revestimiento definitivo, el mayor agrietamiento se presenta en la clave y en la cubeta. El modelo simplificado de barras y resortes se puede utilizar para diseño tomando en cuenta las características mecánicas de las juntas mediante resortes rotacionales. Sin embargo, estos resortes son no lineales, lo cual depende de si la junta se encuentra abierta o cerrada. Esto significa que aun para diseño se deben utilizar modelos no lineales. Es importante tomar en cuenta la interacción entre revestimientos, ya que la rigidez global del anillo se degrada cuando comienza la separación o el deslizamiento entre revestimientos. La separación y el deslizamiento estarán influidos por la relación entre cargas horizontales y verticales. A mayor valor de esta relación, menor será

1.14% Inicio secundario

0.9 Relación K(Ph/Pv)

mario y secundario en la zona de hastiales, por lo que en esta zona ambos revestimientos trabajan de forma aislada. Debido a esto, se presenta agrietamiento tanto en el revestimiento primario como en el secundario, con un mayor agrietamiento del primario en la zona de hastiales, mientras que para el revestimiento definitivo, el mayor agrietamiento se da en la clave y en la cubeta. En la figura 7 se presenta el análisis del mismo túnel pero considerando diferentes cuantías de acero. Se consideró un túnel con una alta cuantía de acero de 1.14%, con una cuantía menor de 0.8%, reforzado únicamente con el acero por temperatura requerido por el reglamento y un anillo sin acero de refuerzo (concreto simple). Se observa que los túneles tienen el mismo comportamiento hasta el inicio del agrietamiento, donde van perdiendo rigidez. Obviamente, entre menor cuantía de acero mayor será la deformación del anillo de túnel, debido al agrietamiento que se presenta en la sección. Un punto interesante es que no se presenta una falla frágil del túnel, pues hay una redistribución de esfuerzos en la sección.

0.80% Temperatura

Rev. prim.

0.8

Sin refuerzo Inicio agrietamiento

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Convergencia horizontal (%) Figura 7. Curva relación de cargas K-cambio de diámetro horizontal, para túneles con diferentes cuantías de acero.

el deslizamiento o la separación entre revestimientos. A cargas pequeñas, independientemente de la relación entre cargas, los revestimientos trabajan como una sola sección hasta que se rebasa la fuerza de fricción o se separan entre ellos. Las propiedades que influirán en la respuesta del anillo para que trabajen como una sola sección serán: el valor de la relación entre cargas horizontales y verticales, el de la cohesión y el coeficiente de fricción entre revestimientos, así como el valor de esfuerzo de tensión necesario para que se presente la separación entre revestimientos. Es interesante que los túneles construidos en suelo blando no presenten una falla frágil, pues hay una redistribución de esfuerzos en la sección. El acero de refuerzo hace que el agrietamiento se distribuya en una mayor área del anillo y que la longitud de la grieta disminuya. Cuando no hay acero de refuerzo, el agrietamiento se concentra en un área pequeña y la longitud de grieta atraviesa toda la sección, lo que llevará a la falla del túnel

Referencias Peña, F., y A. Galván (2014). Análisis estructural de túneles dovelados. Ingeniería Civil 543: 15-20. México: Colegio de Ingenieros Civiles de México. Peña, F., A. Galván y R. Meli (2012). Comportamiento estructural de juntas entre dovelas de concreto prefabricado para túneles. Concreto y Cemento-Investigación y Desarrollo (2)3: 2-18. México: Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto. Peña F., y R. Meli (2013). Interacción estructural entre el revestimiento primario y el secundario de túneles dovelados. Geotecnia 230: 2631. México: Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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Ingeniería, Operación y Equipos Especializados, S. A. de C. V. (INOPESA) es una firma mexicana de consultoría establecida en 1991. Desde entonces ha incorporado nuevas líneas en este campo, especialmente en lo relativo a la comercialización de los puertos y al desarrollo de negocios portuarios, consolidándose como una empresa líder en su ramo.

INOPESA desarrolla trabajos de planeación e ingeniería portuarias y privatización de puertos, negocios portuarios, cadenas logísticas, ingeniería de costas, diseño de marinas y terminales especializadas, entre muchos otros.

Ocaso 101 despacho 303-A Col. Insurgentes Cuicuilco Delegación Coyoacán México, D.F. C.P. 04530

Correo electrónico: contacto@inopesa.com www.inopesa.com Facebook: /inopesa.mx Twitter: /INOPESA

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INGENIERÍA PORTUARIA TEMA DE PORTADA

Los puertos como m El objetivo de este trabajo es destacar el papel estratégico de los puertos de México. Su contribución a los procesos de descentralización y equilibrio regional en materia de desarrollo económico general pasa por considerarlos motores del desarrollo costero regional según un principio de desarrollo sustentable, involucrando los aspectos comerciales, industriales y urbanos, y generando la preparación del personal a los niveles requeridos para tales aspectos; además, se pretende aprovechar la ventajosa posición estratégica del país respecto de los grandes flujos comerciales globales, tomando en cuenta que más de 80% del comercio mundial se hace por vía marítima. HÉCTOR LÓPEZ GUTIÉRREZ Profesor de la Facultad de Ingeniería en la División de Estudios Superiores de la UNAM. Ingeniero consultor. Director general de la empresa INOPESA. Perito Nº 1 en Ingeniería Marítima y Portuaria del CICM.

La cultura terrestre que ha dominado el desarrollo general del país, acentuada por la concentración de su actividad económica, industrial y poblacional, motiva un enorme desequilibrio que se refleja en la distribución del PIB, pues mientras en el Altiplano se concentra más de 70%, el resto se distribuye en las regiones costeras y se crean zonas altamente deprimidas, como varios de los estados del Sur-Sureste del país. Por otro lado, a partir de la reforma portuaria de 1993 se modificó el sistema de administración de los puertos para abrir la participación del sector privado y transformar la administración gubernamental centralizada en una administración por empresas de carácter mercantil. Actualmente, los 16 puertos principales sectorizados en la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) son administrados por empresas de ese tipo, denominadas administraciones portuarias integrales (API), que son autosuficientes para su gasto corriente y el mantenimiento de las instalaciones de uso general del puerto. El resultado de la reforma ha hecho también que hoy los vicios de corrupción e ineficiencia que presentaban los puertos se hayan corregido en gran medida.

Volúmenes de carga

La participación del sector privado en la construcción, operación y explotación de terminales especializadas de carga transformó a los puertos de una infraestructura del transporte en un centro de negocios donde operan, especialmente en el manejo de contenedores, empresas globales que ofrecen servicio a los consorcios navieros más importantes del mundo. Esta participación se ha manifestado en el hecho de que hasta 2017 la inversión privada representó el 75% de la del subsector. Situación mundial El contenedor, cuya aparición en el decenio de 1950 revolucionó la logística del transporte, ha influido en los conceptos de eficiencia y productividad, al poderse manejar 20 veces más volumen por unidad de atraque en los puertos en comparación con los sistemas tradicionales de carga suelta. En escala mundial, 25 puertos (el 5%) operan el 50% de la carga contenerizada; esta alta concentración de los mercados obliga a una adecuada planeación y oferta de la infraestructura portuaria para minimizar el riesgo de las inversiones.

Cambios en tecnología

Crecimiento de los barcos

Retos de los puertos Eficiencia y productividad

Seguridad

Sistemas logísticos integrados

Figura 1. El reto de los puertos.

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Los puertos como motores del desarrollo

otores del desarrollo Los puertos están obligados a manejar con eficiencia los volúmenes que llegarán de manera masiva. En este orden de ideas, se necesitará mejor infraestructura y equipamiento para atender los grandes buques, independientemente del volumen de carga, porque el transporte marítimo ha registrado grandes cambios que demandan la modernización de los servicios portuarios. Es indudable que el crecimiento de los barcos ha traído como consecuencia la necesidad de hacer infraestructura de mayores especificaciones, como mayor longitud de atraque, mayor profundidad de canales de navegación y dársenas, áreas de almacenamiento con mayor capacidad y equipos más grandes y eficientes, y consecuentemente mayor capacidad de carga en infraestructura. Lo anterior va aparejado al requerimiento de una gestión eficiente para el flujo ágil de las mercancías por el puerto, complementado con un sistema logístico eficiente que permita que las mercancías lleguen hasta su destino final.

TLCAN TLCAN Caribe

TLC México-Centroamérica

TMCD Cabotaje

Importaciones y exportaciones

Figura 2. Rutas potenciales de TMCD.

Cadenas logísticas La posición estratégica de México respecto de las grandes cadenas logísticas del comercio mundial por vía marítima ha permitido hacer crecer el volumen de movimiento de contenedores y la capacidad de exportación de la industria asentada en el país; sin embargo, la integración de las cadenas logísticas para los procesos de distribución interior, de perfeccionamiento de las cadenas de comercio exterior y de asociación con procesos productivos que agreguen valor a estos sistemas dista aún del nivel necesario para que los puertos cumplan con el potencial que tienen en el desarrollo sustentable del país. En este escenario, México tiene todo el potencial para convertirse en uno de los principales actores de la logística internacional. Sin embargo, sus importantes fortalezas se han visto contrarrestadas por factores que deben corregirse y que pueden superarse en tiempos relativamente cortos si se realizan las acciones correctas. La estrategia para el fortalecimiento de la logística mexicana establece dos vertientes, de las cuales se derivan grandes proyectos y líneas de acción: una estructura institucional pública y privada, y el desarrollo de instrumentos de apoyo.

en materia de los procesos de distribución nacional, de nuevo por la casi nula actividad económica e industrial costera, que podría aprovechar la configuración geográfica del país y reducir los costos de mantenimiento de la red carretera, principalmente de la costa del Pacífico, al igual que otros factores de costo del autotransporte, como la contaminación y la inseguridad. En este sentido, la incorporación del transporte marítimo de corta distancia (TMCD) como un complemento del terrestre, no como una forma de competencia, presenta grandes ventajas económicas y ambientales. Se pueden transportar no sólo pasajeros, sino también mercancía en contenedores, cajas o tráileres a través de rutas marítimas entre puertos de una región delimitada, cumpliendo criterios establecidos de regularidad, fiabilidad y competitividad (véase figura 2). En general, para un mismo tiempo de recorrido entre un origen y destino, el TMCD representa un ahorro del costo de transporte de entre 20 y 30%, una reducción en el consumo de combustible de 75% y un porcentaje similar de disminución en las emisiones de dióxido de carbono.

Participación del transporte marítimo En las cadenas logísticas nacionales, la participación del transporte marítimo es prácticamente inapreciable

Propuestas concretas Considerando la situación actual del sistema portuario, el desequilibrio en el desarrollo regional del país y la

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Los puertos como motores del desarrollo

Tabla 1. Visión y misión del sistema portuario propuesto Visión

Misión

Constituirse en un instrumento que contribuya a corregir el desequilibrio territorial del país mediante una mayor participación de los puertos como promotores del desarrollo comercial e industrial en las costas y la integración del transporte marítimo en los procesos de distribución nacional y en la navegación internacional de corta distancia. Se proponen planes de resiliencia en playas y ambientes marítimos costeros como respuesta a fenómenos naturales de corto y largo plazo.

Adoptar las medidas regulatorias, administrativas y financieras que propicien la evolución de las entidades del sector responsables de la planeación y ejecución de los programas de desarrollo identificados, asignando a los sectores público, social, privado y académico la participación que corresponda para el cumplimiento de los objetivos establecidos y, en consecuencia, de la visión.

desvinculación logística de los distintos modos de transporte para los procesos de distribución interna y para el aprovechamiento de la posición estratégica del país respecto del comercio mundial por vía marítima, se proponen una visión y una misión que se describen en la tabla 1. Las fortalezas evidentes de nuestro país son su acceso a los dos océanos, su posición estratégica respecto de las cadenas logísticas más importantes del mundo y la disponibilidad de agua dulce y espacio para ubicación de industrias. Entre sus debilidades se destacan poblaciones costeras con niveles altos de marginación, bajo nivel de servicios, altos niveles de contaminación y vulnerabilidad; falta de mano de obra preparada para las industrias, y afectación a los ecosistemas y la biodiversidad marina y costera. Una amenaza que se cierne sobre México en los tiempos recientes es el planteamiento de Estados Unidos de la conveniencia de revisar los términos del TLCAN, lo cual repercutiría en nuestro comercio exterior por vía terrestre y, por el escaso desarrollo costero in-

Organización actual

Entrada o salida de carga Reembarque

tria Indus o n Altipla

tación Expor a EU

éxico

• Incorpora capital privado • Visión regional • Aumento de carga

Puerto desarrollador (Greenfield) • Visión integral y sistémica • Mutua dependencia de los actores logísticos y portuarios • Presión y competitividad

Figura 4. Cambio del modelo de administración de los puertos.

dustrial, la participación en el comercio globalizado sería muy limitada, no obstante nuestra posición estratégica. Sin embargo, por otro lado también se encuentra en el escenario la negociación del Acuerdo Transpacífico de Cooperación Económica (TPP) y la ampliación del Canal de Panamá. Evolución del sistema portuario El cumplimiento de la función de los puertos del futuro requiere transformar de manera esquemática su papel en los procesos logísticos y de desarrollo costero (véase figura 3). En materia administrativa, es necesaria la evolución actual de puerto terrateniente a la de puerto desarrollador (véase figura 4).

Organización deseada

• Importaciones-exportaciones • Industria costera • Reembarque

O/D México

Industria costera regional Figura 3. Evolución deseada del sistema portuario.

• Puertos públicos • Visión local

Puerto propietario (Land lord)

Conclusión La posición de México le permite definir un rumbo claro de aprovechamiento sustentable de mares y costas. En ese sentido, se requieren medidas urgentes para evitar amenazas y corregir debilidades

O/D M

Industria costera regional

Puerto instrumentador (Tool port)

Este trabajo es una síntesis de las siguientes ponencias presentadas en la mesa Puertos del Futuro durante el 29° Congreso Nacional de Ingeniería Civil: Puertos del futuro, Héctor López Gutiérrez El papel del contenedor, Antonio Moreno Gómez Estrategia global de fortalecimiento del sector logístico y de los futuros puertos de México, José San Martín Romero Transporte marítimo de corta distancia, José Antonio Moreno Baqueiro. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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FINANCIAMIENTO PARA LA INFRAESTRUCTURA

Asociaciones públicoprivadas para la prosperidad y el bienestar Las asociaciones público-privadas ofrecen a México un camino viable para el desarrollo y conservación de su infraestructura. Esta figura de asociación, jurídica y de negocios, permite a los sectores público y privado aportar sus respectivas fortalezas y dirigirlas hacia aquellos sectores económicos con carencias de infraestructura. Pero para que el país explote este esquema, es imperativo formar especialistas, sean funcionarios, directivos o consultores. Además, se tiene que reformar el ecosistema de dichas asociaciones. El Programa Nacional de Infraestructura 2014-2018 (PNI) presentó 743 proyectos por casi 600 mil millones de dólares. Según estimaciones recientes de la Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción, sólo 73% del presupuesto del PNI se ejercerá hasta 2018. En proyectos ejecutados, la brecha será mucho mayor, pues los costos de muchos proyectos se dispararon. Las carencias nacionales de infraestructura siguen superando, por órdenes de magnitud, los recursos de inversión en esta esfera. De acuerdo con el Índice de Competitividad Global del Foro Económico Mundial

(WEF) 2016-2017, México está en el lugar 57 en infraestructura, muy por debajo del tamaño y sofisticación de su economía. El PNI privilegió la obra pública, y casi no hizo mención de las asociaciones público-privadas (APP). La dramática caída en los precios del petróleo, a partir de 2014, reavivó el interés del Estado por las APP, pero aun así sólo unos 30 proyectos se lanzarán en escala federal en este sexenio. Éstos se concentran en los sectores carretero y de salud. Considerando que hay billones de dólares de capital disponibles en el mundo y en México para inversiones en APP, se perdió una gran oportunidad. Dadas las enormes restricciones presupuestales que enfrentará el próximo gobierno, las APP deben desempeñar un papel medular en su programa de infraestructura.

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EDMUNDO GAMAS BUENTELLO Licenciado en Economía con maestría en Administración de empresas y doctorado en Gestión de producción y operaciones. Director general del Instituto Mexicano de Desarrollo de Infraestructura, A.C.

Las APP ofrecen a México un esquema que puede contribuir a cerrar la enorme brecha de infraestructura.

Ventajas de las APP Las APP ofrecen a México un esquema que puede contribuir de manera importante a cerrar la enorme brecha de infraestructura. A continuación, se enumeran y describen sus principales ventajas. Papel del Estado. Las APP le permiten al Estado, y en su caso al gerente de proyecto involucrado, enfocarse en la demarcación del alcance de los proyectos, así como en su supervisión y evaluación. La planeación y construcción de estas obras quedan en manos de empresas de ingeniería y construcción, especialistas con conocimiento en la materia. Esto repercute positivamente en los costos, la oportunidad y la calidad.

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Asociaciones público-privadas para la prosperidad y el bienestar

uu El Programa Nacional de Infraestructura 20142018 privilegió la obra pública, y casi no hizo mención de las asociaciones público-privadas (APP). La dramática caída en los precios del petróleo, a partir de 2014, reavivó el interés del Estado por las APP, pero aun así sólo unos 30 proyectos se lanzarán en escala federal en este sexenio. Éstos se concentran en los sectores carretero y de salud. Distribución de riesgos. Las APP permiten que el Estado y el sector empresarial distribuyan los riesgos inherentes a cualquier proyecto de la manera más eficiente. Cada uno se hace responsable de los riesgos que mejor puede controlar o absorber, y toma la decisión de retenerlos o transferirlos mediante instrumentos financieros como seguros y fianzas. Planeación. Las APP, sustentadas en la participación del sector empresarial, obligan a los proyectos a ser el fruto de un proceso profundo y detallado de planeación. Los errores en planeación se pagarán con creces durante las etapas de construcción y operación del proyecto. Disciplina financiera. Las APP inyectan la disciplina del sector empresarial al ciclo de vida completo de los proyectos. Para el sector empresarial, el control de costos es un elemento esencial para la rentabilidad. Los retrasos impactan negativamente dichos costos. La mala calidad del activo también lo hace. Cobros a usuarios. Las APP facilitan el análisis y ejecución de proyectos que ganen su rentabilidad, total o parcialmente, a través de cobros directos a sus usuarios beneficiarios. Reducen el incentivo político de proporcionar obras sin costo a la población, que en muchas ocasiones es innecesario y deteriora las finanzas públicas. Finanzas públicas. Las APP permiten al Estado realizar pagos por servicios, no por activos. Estos pagos se efectúan a lo largo de muchos años como parcialidades, y se toman en consideración la calidad del servicio brindado y el estado del activo. Esto tiene implicaciones positivas sobre la calidad del servicio y el flujo de efectivo del gobierno. Ámbito para las APP federales El gobierno federal tiene un ámbito enorme para el lanzamiento de APP durante el sexenio 2018-2024. A continuación se enumeran y describen los sectores y proyectos que lo constituyen.

Energía. Petróleos Mexicanos sigue enfrentando la imperativa necesidad de modernizar sus refinerías, plantas petroquímicas y redes de distribución y almacenamiento de hidrocarburos. Comunicaciones. La Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) tiene que dar prioridad a completar la red satelital del país empleando plenamente todas las posiciones orbitales a las que tenemos derecho. Transportes. La SCT debe continuar con el programa de desarrollo y conservación de carreteras, que exitosamente ha incorporado a las APP en años pasados, y debe reestructurar la operación de los aeropuertos que aún están bajo la tutela de ASA, a la vez que continuar con la expansión de los puertos, que también ya han empleado APP para el desarrollo de nuevas terminales. Salud. El Instituto Mexicano del Seguro Social y el Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado también deben continuar con sus exitosos programas de APP e incluso ampliarlos para cubrir la conservación de instalaciones existentes y, con mayor ambición, la provisión de servicios médicos.

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Contribuciones del Estado. Las APP son asociaciones económicas que le permiten al Estado hacer aquellas contribuciones más acordes con sus ventajas y posibilidades. En esta categoría se puede incluir información necesaria para la buena planeación, permisos y autorizaciones, inmuebles públicos, espectro radioeléctrico, posiciones satelitales, derechos de vía, etcétera.

Los gobiernos estatales deben atender la expansión y conservación de instalaciones en sus sistemas de salud.

Educación. La Secretaría de Educación Pública debe proporcionar conservación a las escuelas del país y construir nuevas; con mayor ambición, debe contemplar la provisión de servicios educativos. Ámbito para las APP estatales y municipales Los gobiernos estatales y municipales también tienen un ámbito importante para el lanzamiento de APP en los siguientes años. A continuación se enumeran y describen los sectores y proyectos que lo constituyen. Energía. Los gobiernos estatales y municipales se pueden beneficiar de proyectos de energía renovable que reduzcan sus pagos por electricidad, a la vez que mejoren su capacidad de sostener la red de alumbrado público, y también pueden impulsar el ahorro energético. Agua. Los gobiernos municipales necesitan construir y conservar plantas de potabilización de agua y redes de distribución de agua potable, así como alcantarillados y plantas de tratamiento de aguas residuales.

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Asociaciones público-privadas para la prosperidad y el bienestar

Transportes. Los gobiernos municipales necesitan modernizar y expandir sus redes de transporte público, con énfasis en el transporte sustentable. Salud. Los gobiernos estatales deben atender la expansión y conservación de instalaciones en sus sistemas de salud y, con mayor ambición, la provisión de servicios médicos. Educación. Los gobiernos estatales necesitan atender la conservación y expansión de sus campus universitarios; con mayor ambición, contemplar la provisión de servicios educativos. Vivienda. Los gobiernos municipales deben asegurar la infraestructura para sus nuevos desarrollos de vivienda. Residuos sólidos. Los gobiernos municipales necesitan construir plantas para reciclado y termovalorización de residuos sólidos.

Gerencia de proyectos. La naturaleza especial de las APP hace aun más necesaria una gerencia de proyectos ejemplar. Todo proyecto de infraestructura requiere una estricta gerencia de proyectos que asegure su realización en condiciones óptimas de funcionalidad, calidad, oportunidad y costo. Esta gerencia de proyectos debe acompañar todas las etapas de realización del proyecto, desde su planeación, licitación y contratación hasta su construcción, entrega y operación. Herramientas modernas. Las APP se benefician de emplear las herramientas más modernas disponibles para el manejo de información en proyectos de infraestructura. Destacan dos: el Building Information Modeling (BIM) y la simulación de procesos. Estas herramientas permiten ligar la planeación, control y construcción de un proyecto de infraestructura entre sí y con su financiamiento. Conocimiento. La estructuración de APP lleva décadas de desarrollo y aprendizaje en el mundo. Existe un ecosistema de APP muy avanzado, integrado por notables expertos, documentación de apoyo, casos prácticos y eventos.

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Formación para las APP Si México ha de explotar los beneficios inherentes a las APP, necesita elevar su capacidad y habilidades de gestión ad hoc. Las pocas APP que se han lanzado a la fecha y la intermitencia de su lanzamiento por parte de la federación y los estados han dificultado la formación de un cuadro profesional de funcionarios, directivos y consultores especializados en este ámbito. A continuación se enumeran y describen los principales pilares de una formación enfocada en APP. Planeación. Es crucial que la planeación de una APP esté cimentada en un entendimiento claro de su naturaleza, una alianza entre los sectores público y privado destinada a satisfacer un requerimiento de servicios esenciales para la economía y la sociedad. Idealmente, las APP deben estar dirigidas hacia el logro de un fin deseado, y ser agnósticas sobre los medios para alcanzar ese fin. Eso le permite al sector privado utilizar su creatividad y flexibilidad para brindar servicios con la mayor funcionalidad, calidad y oportunidad al menor costo.

Los gobiernos municipales necesitan construir y conservar plantas de tratamiento de aguas residuales.

Reforma del ecosistema de las APP La formación de un cuadro profesional en materia de APP es un elemento indispensable para mejorar su gestión. Otro es la reforma de su ecosistema que un nuevo gobierno puede emprender. Esta reforma debe contemplar varias dimensiones, en línea con las mejores prácticas internacionales que en este caso se han desarrollado en Reino Unido, Canadá y Australia, así como en Colombia y Perú. Planeación a largo plazo. La relación entre beneficio y costo del conjunto de APP en un país se maximiza si los proyectos a realizarse y el orden en que se ejecutan parten de un plan maestro. Esto exige una evaluación sistemática de proyectos en un marco uniforme, con filtros para eliminar aquéllos de menor impacto. Licitaciones transparentes y competitivas. Los procesos de licitación deben conducirse con absoluta transparencia a través de todas sus etapas. El procedimiento de evaluación de las propuestas técnicas debe ser revisado por las autoridades de competencia económica. Sistema informático de control y auditoría. Todos los procesos que integran la gestión de las APP deben ejecutarse por medio de un único sistema informático digital. Éste debe resguardar, procesar y desplegar su información completa, para beneficio de los participantes y del público en general. Organismo rector autónomo. Las recomendaciones anteriores se deben englobar en un organismo rector autónomo de las APP. Este organismo debe estar integrado por personal técnico altamente calificado en la gestión legal, técnica y financiera de estos proyectos. Debe mantener a los proyectos aislados de los criterios e interferencia políticos, y acompañarlos a través de todo su ciclo de vida.

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Asociaciones público-privadas para la prosperidad y el bienestar

uu Es crucial que la planeación de una APP esté cimentada en un entendimiento claro de su naturaleza, una alianza entre los sectores público y privado destinada a satisfacer un requerimiento de servicios esenciales para la economía y la sociedad. Idealmente, las APP deben estar dirigidas hacia el logro de un fin deseado, y ser agnósticas sobre los medios para alcanzar ese fin. Eso le permite al sector privado utilizar su creatividad y flexibilidad para brindar servicios con la mayor funcionalidad, calidad y oportunidad al menor costo. Conclusiones La infraestructura de México ocupa una posición muy baja en los comparativos internacionales. El ritmo que el PNI marcó fue insuficiente de raíz para remediar esta brecha, y el PNI mismo no se podrá cumplir en su totalidad. Para cerrar esta brecha a un ritmo acorde con las necesidades económicas y del bienestar del país, a la luz de sus restricciones presupuestales, es indispensable un programa acelerado de APP. Las APP otorgan al Estado y al sector privado un mecanismo flexible de asociación que permite a cada

parte aportar sus fortalezas y subsanar sus debilidades. Además, inyecta la disciplina de gestión y financiera del sector privado a todas las etapas de los proyectos, desde su planeación hasta su operación y conservación. Los gobiernos federal, estatales y municipales tienen ámbito para un sinnúmero de APP. Éstas se pueden y deben emplear en proyectos de los sectores de energía, agua, comunicaciones, transportes, salud, educación, vivienda, etcétera. La formación de cuadros profesionales para la gestión de las APP se convierte en una prioridad. Esta formación debe contemplar planeación y gerencia de proyectos. También debe abarcar las herramientas modernas de manejo de información, y ligas con el ecosistema internacional y nacional de APP. El próximo gobierno puede, además, reformar el ecosistema nacional de las APP. Tiene que instaurar la planeación de proyectos a largo plazo, licitaciones transparentes y competitivas, un sistema informático de control y auditoría, y finalmente, pero de manera clave, un organismo rector autónomo

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TRANSPORTES

La gran coyuntura. Planeación ferroviaria Uno de los debates que se han generado en los últimos años en nuestro país en relación con el comercio, el turismo y otros sectores de la economía nacional es el que gira en torno a la infraestructura del transporte urbano, además del transporte de carga y de pasajeros que comunica a la Ciudad de México con otros estados de la República. JUAN PABLO MARTÍN DEL CAMPO MARTÍNEZ Ingeniero civil con estudios de doctorado en Gestión del territorio e infraestructura del transporte. Coordinador de Estudios y Proyectos en la Dirección General Técnica de la Secretaría de Obras y Servicios del Gobierno de la CDMX.

La tendencia de las últimas décadas en el transporte foráneo se ha concentrado en la provisión de infraestructura carretera, que ha fomentado el uso masivo del automóvil particular así como la creciente competencia entre las diferentes ofertas de traslados terrestres y aéreos, en conjunto con las desafortunadas decisiones administrativas y operativas en Ferrocarriles Nacionales de México, fenómeno que tuvo como desenlace la considerable disminución de la demanda de pasajeros en tren y –en consecuencia– su definitiva desaparición. La evolución del ferrocarril en el mundo Haciendo un poco de historia, en 1825 fue inaugurado en Inglaterra el ferrocarril a vapor para transporte de carga, que corría del puerto de Liverpool a la incipiente ciudad industrial de Manchester. Esta novedosa máquina era capaz de llegar a los 16 km/h, y tuvo una enorme incidencia en la economía del Reino Unido. Toda vez que la locomotora de vapor requería grandes esfuerzos de mantenimiento para funcionar adecuadamente, la carrera para el diseño y desarrollo de un tren eléctrico comenzó en 1838, año en que se hizo andar un carruaje con baterías, que alcanzaba los 6.4 km/h. En 1883 se inauguró el primer ferrocarril con suministro eléctrico, cuyo desarrollo tecnológico concluyó con el primer tren de pasajeros de alta velocidad creado por los japoneses en 1964; éste se movía entre Tokio y Osaka, las dos principales urbes del país del sol naciente. Surgió como una solución perentoria a los problemas de la saturación de pasajeros y de los tiempos

en el recorrido. Posteriormente, en los años ochenta, se puso en movimiento en Francia el train à grande vitesse (TGV), actualmente el más veloz de Europa. Este logro fue secundado por el AVE o Alta Velocidad España, que inició operaciones en 1992 conectando en una sola línea las ciudades de Madrid, Sevilla, Córdoba, Puerto Llano y Ciudad Real. Pronto, el auge de los trenes de gran rapidez se extendió al resto de Europa; apareció en Gran Bretaña el Eurostar, que conecta Londres con París a través del eurotúnel bajo el Canal de la Mancha. La entonces reunificada Alemania, por su parte, impulsó el desarrollo de sus trenes durante la última parte del siglo XX y concretó importantes líneas como la Berlín-Hamburgo, llamada ICE (Inter City Express) y otra denominada Transrapid, que opera en Shanghái con tecnología magnética desarrollada en Alemania en los setenta. El transporte ferroviario de pasajeros en los países desarrollados ha evolucionado a grandes pasos desde su comienzo; el CRH en China cuenta con un poco más de 25,000 km de vía instalada y corre a una velocidad de crucero de más de 300 km/h persiguiendo siempre la mayor eficiencia en su operación, mantenimiento, diseño, consumo, calidad y, en general, en las prestaciones que ofrece; el resultado es un servicio óptimo al menor costo para competir ya no sólo con el autobús, sino con el transporte aéreo, pues ha igualado en algunos corredores las ventajas de ese servicio. Historia y proyectos en México Por otra parte, en relación con el desarrollo de las líneas férreas en México, el primer decreto sobre este ramo de la industria tiene por fecha el 4 de noviembre de 1824, un año antes de la inauguración del primer ferrocarril británico y tres después de la consumación de nuestra independencia. En esos años, en que nuestro país daba sus primeros pasos como Estado independiente, se imponía la necesidad de comunicar el territorio y unificar la nación, por lo que se vio en los caminos de fierro una gran oportunidad para alcanzar esos objetivos. Sin embargo, no fue hasta 1837 que se otorgó la primera concesión, durante la presidencia de Anastasio Bustamante, y sólo en el gobierno de Maximiliano de Habsburgo se fundó la Compañía Limitada del Ferrocarril Imperial Mexicano. Mas no fue hasta 1873 que el sucesor del presidente

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La gran coyuntura. Planeación ferroviaria

Ciudad Juárez

Estados Unidos

Nogales

Hermosillo Guaymas

Terrazas Madera Cumuripa

Ojinaga Ciudad Acuña

Chihuahua

Nuevo Laredo Saltillo

Torreón

Matamoros

Monterrey

Culiacán Durango

Océano Pacífico

Aguascalientes San Blas

San Luis Potosí

Guanajuato

Querétaro

Guadalajara Simbología Capitales Estación de trenes Vías férreas Límite estatal Frontera internacional

Mérida

Pachuca Xalapa Veracruz

Manzanillo

Escala 1: 23,263,000 0 300

Golfo de México Tampico

Campeche

Coatzacoalcos

600 km

Puebla

Salina Cruz

Valladolid Tihosuco

Belice

Oaxaca

México

Espita

Mar Caribe

Zacatecas

Guatemala

Suchiate

Figura 1. Red ferroviaria en 1910.

Benito Juárez, Sebastián Lerdo de Tejada, inauguró el ferrocarril México-Veracruz. El porfiriato (de 1876 a 1910) trajo como una de sus aristas benéficas más de 19 mil kilómetros de red ferroviaria, que comunicó a la mayor parte del territorio nacional. Tan sólo durante este periodo de nuestra historia se construyó más del 85% de la infraestructura férrea actual. Este crecimiento acelerado se debió al capital extranjero; las concesiones otorgadas sobre todo a inversionistas británicos y franceses, las acciones gubernamentales y privadas impulsaron el crecimiento de la industria y la economía durante esos 34 años. A lo largo del siglo XX, el transporte ferroviario de pasajeros de nuestro país creció a la par que el de carga. En el año 1969 se contabilizó el mayor número de viajeros por tren (39 millones de personas por todo el territorio nacional). Después de este pico estadístico, el sistema fue perdiendo usuarios paulatinamente. Entre 1980 y 1982 se llevó a cabo el esfuerzo de diseñar y armar en Aguascalientes las locomotoras eléctricas E60-C2, construidas por General Electric. Las máquinas fueron inauguradas para el viaje entre la Ciudad de México y Querétaro, trayecto que duraba sólo 3 horas. Hoy ese mismo viaje tiene una duración de 5 horas, en promedio, debido a la tremenda congestión vial. Para 1996, año en que se inició la privatización de Ferrocarriles Nacionales de México, sólo se transportó al 1% de los pasajeros totales por vía terrestre.

La red ferroviaria mexicana solía tener una enorme importancia para nuestras comunicaciones y transportes. Conectaba gran parte de la geografía nacional, y un número considerable de poblaciones en la República contaba con una estación de tren. La empresa estatal Ferrocarriles Nacionales de México llegó a tener, en algún momento de nuestra historia, un papel incluso aun más importante que el de Petróleos Mexicanos para la economía nacional. Los caminos de fierro constituían sin duda la columna vertebral de la movilidad entre el Bravo y el Suchiate. No sólo se trataba del medio de transporte de pasajeros de menor costo y mayor cobertura, sino que representaba también la opción más conveniente para el transporte de carga. Buena parte de la actividad económica nacional descansaba sobre los durmientes de nuestra sólida estructura ferroviaria. A partir de la privatización de Ferrocarriles Nacionales de México, la totalidad del transporte popular de pasajeros comenzó a realizarse por carretera, y la mayor parte de las mercaderías empezó a distribuirse en el territorio nacional también por este medio. Las mercancías se trasladaron entonces a lo largo del país en tráileres de doble remolque, que causan cuantiosos y frecuentes daños en el pavimento y más de dos terceras partes de los accidentes en las carreteras de México, con lo que éstas se vuelven más lentas y riesgosas. En este mismo sentido, el transporte de productos y mercancías se ve encarecido y el medio ambiente contaminado por los

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La gran coyuntura. Planeación ferroviaria

Figura 2. Locomotora eléctrica E60-C2, armada en México.

derivados del petróleo que se emplean en el proceso. Este es uno de los efectos más nocivos de la decadencia del ferrocarril en nuestro país. Otra consecuencia lamentable de esto es la compleja problemática que viven millones de mexicanos al transportarse de su domicilio a su centro de trabajo o de estudio en las grandes ciudades de la República. Las áreas conurbadas del país se han convertido en grandes dormitorios y aun así sus habitantes emplean largas horas de traslado para realizar sus actividades cotidianas. En lugar de contar con trenes cercanos, que podrían trasladar a los pasajeros, por ejemplo, del área conurbada del Estado de México a las zonas céntricas de la Ciudad de México en 15 minutos, las personas se ven obligadas a utilizar hasta cuatro transportes –caros, de pésima calidad, incómodos, indignos y sumamente deficientes– en sus recorridos. Esta situación descrita se extiende a los medios de transporte terrestre en todo el territorio nacional. En un escenario diametralmente opuesto, el tren constituye un medio de movilidad rápido, eficiente, accesible, cómodo, seguro y no contaminante en los países desarrollados del orbe. A finales del siglo XX, el interés por desarrollar trenes de pasajeros continuó latente en México, con la presentación de proyectos y nuevas rutas por parte de la federación y de los estados de la República. Desafortunadamente, la mayor parte de estas iniciativas no se materializó. Ejemplo de ello es que en 1990 la Secretaría de Comunicaciones y Transportes elaboró un proyecto de sistema de trenes radiales hacia el Distrito Federal. La idea consistía en construir un arco ferroviario que conectara la Ciudad de México con los estados de México, Hidalgo y Morelos. Esta idea incluso formó parte del programa de obras del gobierno del Distrito Federal, cuya ejecución se proyectó para el año 2000. Lamentablemente, la iniciativa fue perdiendo vigor e interés político, hasta su definitiva cancelación. En 1991 se otorgó concesión para el desarrollo del ecotrén (de Viveros, Estado de México, a Bellas Artes, en la Ciudad de México); más tarde fue revocada y postergada debido a los cambios de ruta y dificultades en la obtención de los derechos de vía. Casi dos décadas más tarde, en 2008, se inauguró el tren suburbano Buenavista-Cuautitlán, parte de un ambicioso plan de ferrocarriles suburbanos cuyo diseño incluía 12 rutas del plan radial. La única que

se ha concretado fue gestionada y puesta en operación merced al gran interés del gobierno federal, así como de las dos entidades involucradas. En 2012, a comienzos del presente periodo presidencial, se recuperó la ambiciosa proyección de un sistema de trenes de pasajeros entre ciudades de alto flujo. En consecuencia, se anunció la licitación de los primeros trenes de alta velocidad en América Latina: el que conectaría Querétaro con la Ciudad de México; el Ciudad de México-Toluca (interurbano), y el que uniría Mérida con la población de Punta Venado, en Quintana Roo (transpeninsular). De estos tres proyectos, sólo el interurbano dio inicio a su construcción, en julio de 2014, y tiene como fecha aproximada de inauguración el mes de diciembre de 2018. Una nueva propuesta Recientemente, a iniciativa del gobierno de la Ciudad de México, se anunció la asignación de los estudios de preinversión de un tren exprés entre la estación terminal Observatorio del tren interurbano y el Nuevo Aeropuerto Internacional de México (NAIM); este proyecto podría ser una gran oportunidad de conectividad interna de la ciudad, aprovechando el tren que finaliza en la estación Observatorio, que podría extenderse hasta el nuevo aeropuerto y serviría también de gran distribuidor de viajes a lo largo de la ciudad conectado con algunas líneas de metro, ya que los más de 200 mil viajes que se contempla captar con el tren interurbano no tienen como destino final la estación Observatorio. Esta propuesta implicaría la eliminación del transbordo y una continuidad a través de la ciudad que alcanzaría los predios del NAIM. El contar con tres o cuatro puntos de interconexión a lo largo de los 20 kilómetros de trayecto dentro de la ciudad hasta la nueva terminal aérea contribuiría a la mejor distribución de los viajes dentro del propio Sistema de Transporte Colectivo Metro, y desahogaría las líneas 1 y 9 hoy saturadas, sin trastocar el tiempo de recorrido hacia el aeropuerto. Lo anterior, aunado a una operatividad más eficiente, daría como resultado un mejor servicio desde su concepción. Este proyecto de tren podría contemplar dos o tres tipos de tarifa: para los usuarios cotidianos, para los pasajeros ocasionales que buscaran mayor rapidez de traslado dentro de la ciudad, y para los usuarios frecuentes del nuevo aeropuerto; con tal fin se acondicionarían vagones adecuados a cada una de estas necesidades. Las corridas de este servicio podrían contar con horarios diferenciados para cada tipo de viajero, y el sistema sería provisto con vía de rebase en cada estación. Asimismo, las corridas serían clasificadas del siguiente modo: para servicios eventuales directos al aeropuerto, para uso exclusivo de los pasajeros aéreos y para pasajeros de Toluca que tienen por destino final diferentes puntos de la ciudad, con el fin de no hacer paradas en cada estación. De igual forma, podría incluir sistemas de check-in en algunas estaciones, como la propia terminal Observatorio, o las estaciones Auditorio o TAPO, para

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La gran coyuntura. Planeación ferroviaria

que el usuario del aeropuerto documente su equipaje, y con esto simplificar su experiencia de viaje. Al final del trayecto, ¿por qué pensar en una sola terminal? Hoy en día sería posible prever el espacio y el diseño de una construcción por fases, conforme a las necesidades que se presenten a lo largo del tiempo y en cada etapa del proyecto. Sería posible también la planeación de una gran central ferroviaria que posteriormente diera servicio a las actuales ciudades dormitorio periféricas de la Ciudad de México, a Pachuca, a Querétaro y a Cuernavaca, cuya infraestructura vial de conexión ha sido sobrepasada en sus horas de máxima demanda. Todas estas necesidades resultan evidentes, y tarde o temprano será inevitable retomar o actualizar algunos proyectos nacionales de comunicaciones. El ferrocarril es sin duda el medio de transporte más eficiente para trasladar personas y materiales, ya que no requiere demasiado espacio, es considerablemente menos agresivo con el medio ambiente y no crea un muro en Huehuetoca

Proyecto de red del ferrocarril suburbano de la ZMVM propuesto por el gobierno federal de México entre 1999 y 2008

Jaltocan

Teotihuacán

Cuautitlán Lechería Naucalpan

San Rafael

N O

Ecatepec

E S Xalostoc

Tacuba Polanco

Texcoco

San Juan de Aragón Buenavista

La Paz Chalco Figura 3. Proyecto de red de ferrocarril suburbano. Querétaro Pachuca Terminal ferroviaria y NAIM TAPO Observatorio

Cuernavaca

Toluca Figura 4. Propuesta de red ferroviaria regional.

el ecosistema como sí lo hacen las vías pavimentadas, además de ser, a largo plazo, mucho más económico que el transporte carretero, sólo por mencionar algunas de sus ventajas. Es posible comenzar a diseñar y poner en práctica la ingeniería predecible o preventiva para solucionar problemas inminentes. Comentarios finales Lo hasta aquí expuesto no es ninguna novedad. Esta infraestructura moderna opera exitosamente en Berlín, París, Londres y muchas otras ciudades del mundo desarrollado, donde lo común es poseer un sistema integrado de pasajeros, como fue el caso de México hasta antes de la privatización de Ferrocarriles Nacionales. En la Europa de nuestros días sería impensable hacer un viaje de Rostock a Dresde y verse obligado a cambiar de sistema en Berlín tomando otro tren para volver a Dresde; o partir de Burgos hacia Toledo debiendo cambiar de sistema modal para trasladarse por el área urbana de Madrid y llegar posteriormente al destino final. Lo más deseable para la red de transportes de nuestro país sería que pudiéramos reintegrar la movilidad en un solo sistema, conectando las capitales de los estados y realizando algunas paradas dentro de las ciudades, que servirían de distribuidores de viajes con un mismo sistema ferroviario. Para ello sería necesaria una infraestructura básica que tendría que ser complementada y robustecida con tecnología de punta y mayor velocidad a lo largo del tiempo. Resultaría ilógico ambicionar un sistema de gran velocidad, mayor a los 200 km/h, mientras nuestras capitales estatales no se hallen interconectadas. Más bien sería posible proyectar una red de menor velocidad, pero de alta eficiencia en su relación costo-beneficio y atractiva a la inversión privada, que tendría acceso a la adquisición de concesiones, por ejemplo, para ligar las ciudades dormitorio con la capital del país. En este último rubro, la estadística arroja gran cantidad de viajes, con tendencia a la alza. El aprovechamiento de este esquema contribuiría a la construcción de múltiples rutas análogas, reduciría la carga financiera del Estado y se prestaría un servicio indispensable a la ciudadanía. Como ejemplo de lo anterior, es ineludible considerar que en la mayor parte de las vías en Europa la velocidad de los trenes es menor a los 230 km/h, esto con el objeto de lograr un sistema autosustentable en todo sentido. Este tipo de infraestructura contribuye a la democratización del espacio público y a un incremento en los niveles de equidad social. De modo directo e indirecto, genera un efecto de crecimiento exponencial en todos los ámbitos de la vida que rodea a una estación. Para todo estadista, ingeniero y ciudadano que aliente esperanzas en un futuro mejor para México es deseable que los estudios para la mencionada licitación denoten la necesidad de un sistema integrado con visión a futuro ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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PREVENCIÓN DE DESASTRES

Accidentes en el sector energético El energético es un sector particularmente propenso a accidentes (fugas, averías) y susceptible al impacto de fenómenos naturales. Resulta prioritario desarrollar la capacidad de detectar las señales de peligro y estar alerta ante su surgimiento para evitar accidentes, es decir, minimizar los riesgos y sus causas a través del mantenimiento a instalaciones y equipos, tomando en cuenta medidas de seguridad, protocolos de evacuación y manuales de prevención para garantizar su funcionamiento óptimo, con especial atención a zonas con mayor índice de riesgos. termoeléctrica convencional, de una de ciclo combinado o de una hidroeléctrica normal, el costo sería mucho más bajo. Como se dijo, el récord de operación de las centrales nucleares del mundo es el mejor de cualquier tipo de instalación para producir energía, y se ha aprendido mucho de los pocos accidentes ocurridos en sus instalaciones. La causa principal de los accidentes tiene que ver generalmente con la mala administración de la gestión del riesgo, pero más específicamente con el ahorro de dinero, ya que esto trae consigo diseños muy relajados de operación y falta de personal competente. Como parte de la reforma energética en México, el 2 de marzo de 2015 se creó la Agencia de Seguridad, Energía y Ambiente (ASEA). El artículo 19 transitorio de la

EDMUNDO DEL VALLE GALLEGOS Profesor de la Escuela Superior de Física y Matemáticas del IPN desde 1974. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores, la Sociedad Nuclear Mexicana, la Academia de Ingeniería de México y la Academia Mexicana de Ciencias.

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Seguridad energética en México La energía nuclear tiene dos características principales: es una fuente nueva de energía puesta al servicio de la humanidad en el último siglo, y se dio a conocer al mundo a través de su aplicación bélica, un fenómeno que la ha estigmatizado desde su surgimiento. Sin embargo, a pesar del temor que se genera en torno a este tipo de energía, el registro de accidentalidad de las más de 500 unidades nucleares que hay en operación o que ha habido en operación en todo el mundo es el mejor –el más bajo– frente al de cualquier otra fuente energética. En todas las centrales nucleares del mundo el tema más importante es la seguridad, y eso tiene un sesgo de tipo económico: si las centrales nucleares se construyeran con la probabilidad de accidente de una

En todas las centrales nucleares del mundo el tema más importante es la seguridad, y eso tiene un sesgo económico.

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Accidentes en el sector energético

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Constitución estableció las bases para la creación de este nuevo órgano administrativo desconcentrado de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, cuyo objeto es regular y supervisar la seguridad industrial y operativa y la integridad del medio ambiente en el sector hidrocarburos. En el seno de la ASEA se establecen criterios para la inspección a través del manejo de matrices de riesgo, dependiendo de diferentes vectores y parámetros, para llevar a cabo inspecciones físicas in situ; donde esto no sea posible por la capacidad de los inspectores y los recursos de la propia agencia, la inspección se lleva a cabo solicitando información sobre el cumplimiento de normas o disposiciones administrativas, todo lo cual permite configurar riesgos en las diferentes actividades.

La comunidad ingenieril se ocupa permanentemente del tema de seguridad de presas.

En las “Disposiciones administrativas de carácter general que establecen los lineamientos para informar la ocurrencia de incidentes y accidentes a la agencia nacional de seguridad industrial y de protección al medio ambiente del sector hidrocarburos” (DOF 04/11/2016), artículo 12, capítulo III, “Clasificación de incidentes y accidentes”, se establece que se tratará de un evento tipo 1 cuando ocurran: a) lesiones del personal que requieran incapacidad médica causadas en el ejercicio o con motivo de las actividades que realiza en el sector hidrocarburos; b) daños a las instalaciones, sin interrupción de operaciones de las actividades del sector, o c) fallas o errores en la operación de equipos en las que se involucren equipos de fuerza. Se hablará de un evento tipo 2 en caso de a) muerte de una o más personas dentro de las instalaciones del regulado; b) simultáneamente, daños a las instalaciones e interrupción de operaciones de las actividades del sector hidrocarburos, y c) cuando exista la liberación al ambiente de una sustancia o material peligroso dentro de los límites de la instalación.

Los accidentes tipo 3 tienen que ver con a) una o más muertes de personal, daño a las instalaciones, interrupción de operaciones de las actividades del sector; b) lesiones al personal, daño a las instalaciones e interrupción de operaciones de las actividades del sector; c) evacuación de personal, daños a las instalaciones e interrupción de operaciones de las actividades del sector; d) muertes o lesionados de la población; e) cuando se requiera la evacuación de la población, y f) cuando exista la liberación al ambiente de una sustancia o material peligroso que rebase los límites de las instalaciones. Para este último caso se tiene que llevar a cabo una investigación incluso con un tercero independiente, tanto al regulado como a la propia ASEA. Con la creación de la ASEA se cuenta con un nuevo sistema en el cual los regulados tienen la obligación de reportar el accidente tipo 3 hasta dos horas después de su ocurrencia. En caso de que no cumplan con esta disposición, se pueden hacer acreedores a fuertes multas. Para las inspecciones se toman como base los reportes de incidencia de accidentes, y se lleva a cabo una evaluación en la que se considera si ocurrió el evento, si fue reportado y si fue calificado adecuadamente, y se relacionan con los elementos del sistema de administración de la seguridad industrial y con las disposiciones administrativas aplicables al caso. Cuando ocurre un accidente en el sector hidrocarburos, normalmente la preocupación es la afectación ambiental; pocas veces se dimensiona la falta de servicio o su disminución. Cuando ocurre un accidente en una central nuclear, la preocupación para todos es cómo se da a conocer, cómo se dará la emisión de la radiación a la atmósfera y la manera en que va a afectar. Manejo de riesgo en presas Cuando falla una presa, la percepción es un tanto diferente; millones de toneladas de agua pueden arrasar a la población aguas abajo, y aquí la pregunta obligada es ¿qué probabilidad de riesgo hay de que esto suceda? La comunidad ingenieril se ocupa permanentemente del tema de seguridad de presas, en particular mediante el Comité Internacional de Grandes Presas (ICOLD, por sus siglas en inglés), que ha dedicado grandes esfuerzos a dimensionar diferentes tipos de fenómenos y encontrar la manera de hacerles frente, en especial debido a los fenómenos producidos por el cambio climático en las últimas décadas. La mayor parte de infraestructura tiene diseños del siglo pasado contra eventos y avenidas con periodos de retorno de diez mil años y contra sismos máximos de cierta magnitud, mucho menores de los que han ocurrido últimamente. En 1982, durante la reunión anual del ICOLD en Río de Janeiro, se formó un Comité de Seguridad de Presas y se emitió un boletín en el que se discute la filosofía de la seguridad de presas. Este documento ha sido, por muchos años, el más importante del ICOLD, ya que establece las definiciones y previsiones generales, los

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Accidentes en el sector energético

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En los casos principales de falla en presas de tierra y roca, las causas más comunes son el desbordamiento, la erosión interna en el cuerpo de la presa y la tubificación. Las fallas en la cimentación fueron la tercera causa de falla.

La Agencia de Seguridad, Energía y Ambiente se creó para regular y supervisar la seguridad industrial y operativa y la integridad del medio ambiente en el sector hidrocarburos.

aspectos hidráulicos e hidrológicos a tomar en cuenta, los análisis estructurales por desarrollar, el monitoreo a seguir, la planeación y el diseño de los embalses y las instrucciones para las inspecciones de seguridad de presas, los procedimientos y planes de emergencia así como las acciones necesarias para evaluar la alteración, reparación, rehabilitación, diseño y abandono de las presas. Habría que insistir en su implementación y aplicación en México, a favor de la evolución de la seguridad de presas. Nuestro país cuenta con instituciones e ingenieros destacados que se encargan de este tema; sin embargo, enriquecería mucho al sector que existan análisis independientes. En 1995 se realizó un análisis de fallas de presas: de 100 mil construidas, 36 mil son grandes presas con más de 15 metros de altura; las hay de entre 10 y 15 metros de altura pero con condiciones complejas en su cimentación o un vertedor con una capacidad excedente de los 500 metros cúbicos por segundo. Dos tercios de las presas en el mundo son de tierra y roca; un tercio son de concreto y mampostería. Para fines estadísticos, únicamente se analizaron 15,800 de las 36 mil y se obtuvieron los siguientes resultados: 107 casos de falla total, 57 debidos al desbordamiento y 11 de estos casos en presas de tierra y roca; de los otros 46 casos, siete ocurrieron por un mal funcionamiento de la compuerta, cinco por la falla de presa aguas arriba –una de las fallas más catastróficas que se ha registrado– y 34 por otras causas. En total hubo 1,105 casos de deterioro y 145 incidentes hidráulicos. Si se toma como población los 15,800 de la muestra estadística, se esperaría que en los próximos años hubiera 677 casos de falla en presas medianas o grandes, pero si se consideraran las 36 mil se esperarían 297 casos de falla. Es importante tener presente que muchas de las presas tienen varios años sin actualizarse, mejorarse ni revisarse, incluso en México. IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 587 junio de 2018

Conclusiones Se debe estar consciente de que los accidentes existen y no hay manera de evitarlos en su totalidad; es decir, es físicamente imposible lograr que los sistemas energéticos –y de hecho cualquier sistema elaborado por el ser humano– no sean susceptibles a accidentes. Sin embargo, se procura en general atender este riesgo de dos maneras: • Mejorando los sistemas hasta donde sea económicamente posible, para que la probabilidad de que ocurra un accidente sea mínima. • Disponiendo de medidas planeadas desde un principio que ayuden a minimizar los efectos negativos cuando ocurra un accidente, por muy poco probable que sea éste

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ALREDEDOR DEL MUNDO

La red de ferrocarril Etihad de EAU En los Emiratos Árabes Unidos, la conexión terrestre con puertos es parte de una estrategia nacional de resiliencia ante las posibles dificultades futuras en el tránsito marino. Al mismo tiempo, se espera que se genere mayor cohesión social y cultural gracias al incremento de la accesibilidad y la movilidad internas. Por último, con la reducción del tráfico carretero de carga se pretende una reducción en el número de accidentes en ese modo de transporte. El sistema ferroviario Etihad, que se encuentra parcialmente concluido y en operación, contará con 1,200 km de longitud cuando se complete su construcción hacia finales de 2018 (véase figura 1). Se extenderá por el norte de los Emiratos Árabes Unidos (EAU), desde la frontera con Arabia Saudita en el poniente, donde estará ubicada la terminal de Ghweifat, hasta el límite con Omán en el noreste, donde se encontrará la terminal

de Ras Al Khaimah. Por ello, es considerado el primer sistema ferroviario de alcance nacional en los EAU, con terminales especializadas en manejo de cargas, centros de distribución y depósitos ubicados cerca de nodos (hubs) de transporte con bodegas e instalaciones de almacenaje a lo largo de la red, entre los que destacan los de Musaffah, el puerto de Khalifa, la zona libre de Jebel Ali y los puertos de Fujairah y Sagr. El propósito Puerto Saqr Ras Al Khaimah Umm Al Quwain Ajman Sharjah

Simbología Etapa 1 (concluida)

266 km

Etapa 2 (concluida)

628 km

Etapa 3 (a concluirse en diciembre de 2018)

277 km

Estación de pasajeros

Instalación de carga

Dubái

Omán

Tawyeen Al Ghail

Al Dhaid Shawkah

Jebel Ali

Fujairah

Kizad Abu Dhabi Musaffah

Ghweifat Ruwais

Señalamiento de avances

Habshan Emiratos Árabes Unidos Reino de Arabia Saudita

Al Ain

Tarif

Mirfa

Madinat Zayed

Sultanato de Omán

Mezaira’a Shah

30 km

Fuente: www.etihadrail.ae

Figura 1. Mapa de la red Etihad.

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La red de ferrocarril Etihad de EAU

de semejante red es cerrar la abismal brecha de desarrollo entre los núcleos urbanos y las poblaciones rurales, a la vez que abrir nuevas oportunidades de crecimiento industrial y de otras actividades económicas. La nueva red servirá para el transporte de carga y de pasajeros, y se estima que tendrá un costo total de 11 mil millones de dólares. Se constituirá como un elemento central en el objetivo de modernizar el sistema de distribución de bienes en los EAU, al conectar sus puertos, centros demográficos, fuentes de materias primas y centros industriales. El órgano encargado de su construcción y operación, llamado Etihad Rail, fue establecido en 2009; está en manos del gobierno de Abu Dhabi (70%) y del gobierno federal de los EAU (30%). El Etihad, palabra que puede traducirse como “unión”, también se vinculará con la red internacional GCC, la cual una vez construida establecerá una importante conexión terrestre entre los países miembros del Consejo de Cooperación del Golfo (GCC, por las siglas en inglés de Gulf Cooperation Council): Bahréin, Kuwait, Omán, Qatar, Arabia Saudita y los EAU (véase figura 2). Este megaproyecto internacional tendrá un costo cercano a los 100 mil millones de dólares, el cual también se espera tener concluido en el presente año.

Los trenes de carga en esta línea alcanzarán una velocidad de 120 km/h, y los de pasajeros, de 200 km por hora. Construcción La red es construida en tres etapas, de las cuales las primeras dos ya están terminadas y en funcionamiento. A continuación se describe brevemente en qué consiste cada una. Etapa 1 La primera etapa se trazó para conectar las ciudades de Shah y Habshan con el puerto de Ruwais. La longitud de esta fase es de 266 km. Se construyó entre 2009 y 2014. Se compraron siete locomotoras fabricadas en Estados Unidos y equipadas con un sistema de navegación europeo de última generación instalado en la cabina de mando, con un total de 240 vagones de carga de doble estiba. Todas las ruedas de los vagones cuentan con sensores de sobrecalentamiento, frenos neumáticos controlados eléctricamente (ECP) y protección antidescarrilamiento; por sí solo, cada vagón pesa 30 toneladas, y puede almacenar hasta 100 toneladas de carga.

La red de ferrocarril Etihad de EAU

Amán Jordania

Irán Kuwait

Mar Rojo

Golfo Arábigo Bahréin Qatar EAU

Medina

Riad

Jeddah La Meca

Arabia Saudita

Saná

Yemen

Fuente: www.etihadrail.ae

Dubái Abu Golfo de Omán Muscat Dhabi

Simbología Ferrocarril Etihad Red GCC Líneas existentes Líneas norte-sur (construidas) Puente terrestre saudí Vía La Meca-Medina

Figura 2. Sistema ferroviario planteado para el GCC.

Esta primera parte se construyó con el apoyo de la Compañía Nacional Petrolera de Abu Dhabi; en compensación, con ella se firmó un convenio para el transporte anual de 7 millones de toneladas de sulfuro granulado para exportación. La operación comercial del Etihad comenzó en diciembre de 2015, luego de que se emitieran las autorizaciones de la Autoridad Federal de Transporte; al comenzar a funcionar proporcionó una capacidad de transporte de 457 mil toneladas al mes en promedio. Etapa 2 La segunda etapa consistió en conectar la vía férrea con el distrito de Musaffah, con los puertos de Khalifa y Jebel Ali, y con las fronteras saudí y omaní hacia el oeste y el este respectivamente. Con ello, la línea adquirió 628 km de longitud adicionales. Etapa 3 La última etapa se extiende de Dubái a las regiones de Fujairah, Ras Al Khaimah y Sharjah, con 279 nuevos kilómetros de ferrovía. Hasta diciembre del año 2017, el sistema había transportado más de 15 millones de toneladas de materiales destinados a la industria petrolera, volumen equivalente a 954,303 viajes en camiones. Cada uno de estos trenes evita el recorrido de 300 camiones de carga en carretera, lo que significa entre 70 y 80% menos emisiones de dióxido de carbono. Con la red terminada, los trenes transportarán una amplia gama de materiales: hidrocarburos e insumos para la construcción, tales como aluminio, roca, cemento, fierro y acero. Gerencia de ingeniería Para manejar el diseño y la construcción del proyecto, principalmente en las etapas 2 y 3 que son las más complejas, se estableció una gerencia de ingeniería

supervisora de la dimensión técnica de toda la obra civil. Sus principales responsabilidades son el manejo del diseño, supervisión del diseño y apoyo técnico para la construcción ferroviaria, lo que engloba disciplinas como la geotecnia, estructuras, trazado de vías, construcción de instalaciones de servicios y de control; levantar exámenes técnicos durante la construcción sobre aspectos topográficos, geotécnicos y de impactos ambientales, entre otras tareas. Beneficios En el aspecto económico, los beneficios de la red Etihad son ahorros en el traslado de cargas así como en los costos de viajes de negocios –los cuales son muy frecuentes en la región y se relacionan sobre todo con el sector del petróleo–. Motivará las exportaciones y atraerá inversiones en el ramo de la logística; generará empleos y en general elevará los ingresos de negocios y propietarios de inmuebles en toda su área de influencia. En el aspecto ambiental, según los pronósticos de viajes el sistema reducirá la emisión de gases de efecto invernadero en más de 2.2 millones de toneladas anuales, el equivalente a sacar de circulación 375 mil automóviles o a plantar 52 millones de árboles. Un solo tren de carga puede reemplazar a 300 camiones.

uu El Etihad, palabra que puede traducirse como “unión”, también se vinculará con la red internacional GCC, la cual una vez construida establecerá una importante conexión terrestre entre los países miembros del Consejo de Cooperación del Golfo. Socialmente, los beneficios son una expansión de industrias y comunidades; asimismo, se espera que beneficie al turismo al hacer más atractiva la región gracias a la facilidad de trasladarse a diversas ciudades costeras en el golfo. La conexión de Abu Dhabi y Dubái, así como de los llamados emiratos del norte, multiplicará los atractivos turísticos y los viajes tanto nacionales como internacionales; un ejemplo es la región de Al Dhafra, donde se espera un auge turístico e industrial gracias a este proyecto. La conexión terrestre con puertos es parte de una estrategia de resiliencia ante las posibles dificultades futuras en el tránsito marino. Al mismo tiempo, se espera que se genere mayor cohesión social y cultural gracias al incremento de la accesibilidad y la movilidad internas. Por último, con la reducción del tráfico carretero se pretende una reducción en el número de accidentes en ese modo de transporte

Elaborado por Helios con información de www.etihadrail.ae y www.railwaytechnology.com/projects/etihad-rail/ ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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Junio 18 al 21 16 Congreso Europeo de Ingeniería Sísmica European Association for Earthquake Engineering Tesalónica, Grecia www.16ecee.org Junio 19 al 23 6o Simposio Internacional sobre Manejo de Sedimentos Instituto Mexicano de Tecnología del Agua San Cristóbal de las Casas, México i2sm2018.imta.mx Agosto 22 al 25 XXII Reunión Nacional de Ingeniería de Vías Terrestres Asociación Mexicana de Ingeniería de Vías Terrestres, A. C. Chihuahua, México www.amivtac.org Septiembre 6 y 7 5a Reunión Académico-Estudiantil Asociación Mexicana del Asfalto, A. C. Tepic, México www.amaac.org.mx Septiembre 6 al 8 3a Reunión Femcic “Infraestructura Turística 2018” Federación Mexicana de Colegios de Ingenieros Civiles, A. C. Mazatlán, México www.3rareunionfemcic.com

Octubre 4 y 5 Seminario Internacional del Asfalto: Retos en la preservación de pavimentos asfálticos Asociación Mexicana del Asfalto, A. C. Tijuana, México www.amaac.org.mx

Todos los miedos Pedro Ángel Palou México, Planeta, 2018 La paz de México es ficticia, aparente, una alfombra bajo la cual se esconde la basura del narco y la corrupción, y donde el asesinato de periodistas es sólo una consecuencia lógica, un efecto secundario de la denuncia contra un sistema podrido desde la raíz. Y a pesar del riesgo, la reportera Daniela Real decide enfrentar, sola, a ese sistema. Sus investigaciones la han convertido en una periodista incómoda y, por lo tanto, en el siguiente blanco de esa maquinaria indolente ante la injusticia pero eficiente al encubrir a los suyos. Su único aliado es Fausto Letona, un ex policía desahuciado que se convierte en sombra de su sombra para intentar protegerla del monstruo que la acecha. Esta novela “empieza de madrugada y termina en la noche del mismo día. Veinte horas como un cable de alta tensión entre el autor y sus personajes”

AGENDA

ULTURA

Una periodista incómoda

2018

Noviembre 14 al 17 XXI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural “Del modelo a la estructura y viceversa” Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A. C. Campeche, México www.smie.org.mx

Noviembre 21 al 24 XXIX Reunión Nacional de Ingeniería Geotécnica y XX Reunión Nacional de Profesores de Ingeniería Geotécnica Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica, A. C. León, México www.smig.org.mx

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