Bases de datos de infraestructura en MéxicoBases de datos de infraestructura en México, funciones de daño y calibraciones

Dr. Miguel A. Jaimes Téllez02 Junio, 2009

Introducción

A petición de AGROASEMEX, el Instituto de Ingeniería de la UniversidadNacional Autónoma de México realizó el presente trabajo:

Integración, análisis y medición de riesgo de sismo, inundación y ciclón tropical en México para establecer los mecanismos financieros eficientes de protección al patrimonio del fideicomiso FONDEN del Banco Nacional de Obras y Servicios p y

Públicos (BANOBRAS)

AntecedentesEntre los antecedentes de este proyecto el Instituto de Ingeniería y suscolaboradores han trabajado por años en el cálculo de pérdidas paracolaboradores han trabajado por años en el cálculo de pérdidas paraedificios y naves industriales, y los modelos para ello han sidorazonablemente estudiados y calibrados.

El objetivo es crear una herramienta para fijar técnica y eficientemente los

ObjetivoEl objetivo, es crear una herramienta para fijar técnica y eficientemente losmecanismos financieros de protección al patrimonio del fideicomisoFONDEN del Banco Nacional de Obras y Servicios Públicos (BANOBRAS).

ResultadosResultados

Mediante recopilación de información, síntesis de investigaciones previas ycon la realización de investigaciones propias para este proyecto, se obtuvo:

• Frecuencias de excedencia de valores de las pérdidas ante sismo,inundación y ciclón tropical que sufrirían los bienes amparados por elFONDEN l bj t d t bl l i fi i dFONDEN con el objeto de establecer los mecanismos financieros deprotección al patrimonio del fideicomiso FONDEN del Banco Nacional deObras y Servicios Públicos (BANOBRAS).

Generalidades1. Integración de bases de datos

•SEP•SSA•SEDESOL•SCT

2. Modelación Física

SCT•CONAGUA

•SISMO•CICLÓN TROPICAL•INUNDACIÓN

3. Calibración del Sistema

•Reportes de daños del FONDEN y CENAPRED

FONDENSISTEMACENAPRED

Generalidades

AAmenaza Riesgo - DañoVulnerabilidad

Gestión del riesgo Estimación de pérdidas

PELIGRO

Peligro

Viento – Escenario StanSismo – M8.1

Inundación – Escenario Stan Deslizamiento por lluvia- Huracán Mitch (21/10/98)

Mapas de Peligro

Sismo Viento

Inundación (precipitación y marea de tormenta)

BASES DE DATOS

Exposición

SEP: Nivel básico y superior SEDESOL: Vivienda en pobreza patrimonialSSA: Unidades médicas*Má d 10 ill d i i d PPMás de 13 500 unidades médicas Má d 190 000 8500 l d Ni l *Más de 10 millones de vivienda en PPMás de 13,500 unidades médicas Más de 190,000 y 8500 escuelas de Nivel

Básico y Superior, respectivamente

SCT: Carreteras y puentes CONAGUA: Presas, Distritos de Riego y de Temporal Tecnificado*Aprox. 135,000 km de carreteras y más de 7000 puentes

*Aprox. 900, 87, 21 presas, Distritos de Riego y Distritos de Temporal Tecnificado

Exposición – Unidades MédicasCaracterizar los unidades médicas

b) Sistema estructurala) Año de construcción

25

30

35

a

b) Sistema estructural

60

70

80

90

cia

5

10

15

20

Frec

uenc

ia

10

20

30

40

50

Frec

uenc

c) Número de pisos

0

5

1 2 3 4 5 6 7Clase

1960 1970 1980 Sin Información

20061990 20000

1 2 3Clase

SE=1 SE=2 Sin información

Unidad móvil, brigada móvilUnidad móvil, brigada móvile) Errores de localizaciónc) Número de pisos

50

60

70

80

ia

e) Errores de localización

60708090

100

a

20

30

40

50

Frec

uenc

i

2030405060

Frec

uenc

ia

0

10

1 2 3 4Clase

1 2 5 aOtros

aBrigada móvil, unidad móvil

010

1 2Clase

Errores no críticos Errores críticos

Exposición - EscuelasCaracterizar los tipos de escuelas

c) Número de pisos

40

50

60

a) Año de construcción

30

35

40

a

10

20

30

40

Frec

uenc

ia

5

10

15

20

25

Frec

uenc

ia

0

10

1 2Clase

0

5

1 2 3 4 5Clase

<1975 1985 1995 2005 Sin información

SE=1. Muros de mampostería con techos rígidosSE=2. Muros de mampostería con techos flexiblesSE=3. Muros de adobe con techos rígidos

b) Sistema estructural

35

40

45

gSE=4. Muros de adobe con techos flexiblesSE=5. Muros de materiales débiles con techos flexiblesSE=6. Marcos de concreto con techos rígidosSE=7. Marcos de concreto con techos flexiblesSE=8. Marcos de acero con techos rígidosSE=9 Marcos de acero con techos flexibles

10

15

20

25

30

Frec

uenc

ia

SE=9. Marcos de acero con techos flexiblesSE=10. Otros

0

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Clase

SE=

Exposición - ViviendaCaracterizar y contabilizar los tipos de vivienda en Pobreza Patrimonial

SE1. Muros con mampostería con techos rígidos

SE=4. Muros de material débil

SE1. Muros con mampostería con techos rígidos

SE=4. Muros de material débil

Tipo 1 Tipo 2SE2. Muros de mampostería con techos flexible

con techos rígidos

SE2. Muros de mampostería con techos flexible

con techos rígidos

SE=5. OtrosSE=5. Otros

Tipo 3 Tipo 4SE3. Muros de materiales débiles con techo flexibleSE3. Muros de materiales débiles con techo flexible

Tipo 5

Exposición – Carreteras

rete

ras

Asfalto. Aprox. 130,000 km Concreto hidráulico. Aprox. 2,700 km Revestido. Aprox. 250 km

Car

ra

cant

arill

a

Tubo. Aprox. 55,000 Piedra. Aprox. 1,300Concreto. Aprox.100,000Alc

Madera. Aprox. 120Metal. Aprox. 500

Exposición – Puentes

Material de superestructuraConcreto reforzadoA t t lMaterial de superestructura Acero estructuralConcreto preesforzado

Sistema estructural superestructuraLosaVigasSistema estructural superestructura VigasCajón

Número de clarosSimpleMúltiples

Longitud de puente<=150 m>150 m

Número de claros Múltiples

Pilas Una sola columnaMúltiples columnas

150 m

Tipo de apoyo Simplemente apoyadoContinuo Directa

Pilotes de concreto

Ángulo de esviaje () = 0°0° < <= 20°20° < <= 40°

Tipo de cimentaciónPilotes de concretoPilotes de acero CilindrosCajón de concretoOtros40° < <= 60°

> 60°Otros

Exposición – Presas

40%

50% Año de construcción

10%

20%

30%

Frec

uenc

ia

0%0 < 1800 1850 1900 1920 1940 1960 1970 1980 1990

45%Tipo de material en cortinas

30%

35%

40%

ia

0.- No definido1.- Concreto

10%

15%

20%

25%

Frec

uenc

i 2.- Contrafuertes3.- Enrocamiento4.- Mampostería5 .- Mat. Graduados

0%

5%

10%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

6.- Gravedad7.- Tierra

VULNERABILIDAD

Vulnerabilidad – Vivienda Pobreza Patrimonial

Sismo Viento

Inundación

Vulnerabilidad – Puentes

Variando el ángulo de esviajeVariando el ángulo de esviaje

Variando el número de claros

Vulnerabilidad – Presas

0 8

1.0 1.0

0.4

0.6

0.8

% P

érdi

da

Presa estándar 0.4

0.6

0.8

% P

érdi

da

Presa estándar

0 0

0.2 Presa antigua <1940Presa nueva >2000

0.0

0.2

Presa estándar

Presa antigua <1940Presa nueva >2000

Presas de Concreto Presas de tierraPresas de Concreto Presas de tierra

RESULTADOS

Curvas de Pérdidas

Huracán30000

SCTSEDESOL

Sismo30000

SCTSEDESOL

20000

s de

pes

os) SEDESOL

SEPSSA

20000

s de

pes

os) SEDESOL

SEPSSA

10000ida

(mill

ones

10000ida

(mill

ones

0

Pérd

i

0

Pérd

i

00 200 400 600 800 1000

Periodo de retorno (años)

00 200 400 600 800 1000

Periodo de retorno (años)

CALIBRACIÓN

La ocurrencia de un daño por un evento natural da la oportunidad para

ImportanciaLa ocurrencia de un daño por un evento natural da la oportunidad paracomparar el daño observado contra el estimado, proporcionandoinformación de los efectos del evento natural.

Una serie de preguntas surgen:

• ¿Qué tan “precisa” es la información de daños recopilada debido a que¿Qué tan precisa es la información de daños recopilada debido a quelas instituciones encargadas tienen una presión social y política debidoa que la población afectada demanda una respuesta inmediata ante losdaños presentados por un fenómeno natural y deben realizar unadaños presentados por un fenómeno natural y deben realizar unaevaluación al poco tiempo de ocurrido un desastre?

• ¿Sí solamente la comparación de pérdidas “observadas” y estimadas¿ p p yson suficientes para proporcionar la validación de un modelo depérdida?

1 Se recopiló y comparó información de pérdidas reportadas ante

Consideraciones1. Se recopiló y comparó información de pérdidas reportadas antedistintos fenómenos de dos instituciones públicas del país (FONDEN yCENAPRED) por las Secretarías de Salud, de Educación, deEducación de Desarrollo Social de Comunicaciones y Transportes yEducación, de Desarrollo Social, de Comunicaciones y Transportes yComisión Nacional del Agua.

2 La validación del modelo de pérdidas en un sentido ingenieríl más2. La validación del modelo de pérdidas en un sentido ingenieríl másque un sentido matemático. Se reconoce que debido a los complejosprocesos de los fenómenos, carencia de inventario detallado, entreotros, necesariamente significa que son inevitables diferencias entreotros, necesariamente significa que son inevitables diferencias entreobservaciones y estimaciones. Sin embargo, el enfoque que aquí seinvestiga es si el modelo de pérdidas es capaz de reproducir en formaaproximada las pérdidas reportadas.p p p

Comparación de pérdidas “observadas” y estimadas - SISMO

0.045 0.6

0.025

0.03

0.035

0.04

mill

ones

de

peso

s)

FONDENSISTEMA

0.4

0.5

mill

ones

de

peso

s)

FONDENSISTEMACENAPRED

0.005

0.01

0.015

0.02

Pérd

idas

(mile

s de

m

0.1

0.2

0.3

Pérd

idas

(mile

s de

m

SEP SEDESOL

07OCT01 M5.9

Evento

07OCT01 M5.9 21ENE03 M7.6 13ABR07 M5.8

Evento

0.80

0.50

0.60

0.70

mill

ones

de

peso

s)

FONDENSISTEMACENAPRED

0.10

0.20

0.30

0.40

Pér

dida

s (m

iles

de m

SCT

0.0030SEP99 M7.5 21ENE03 M7.6 13ABR07 M5.8

Evento

0.6

FONDENSISTEMA

0.3

)

FONDENSISTEMA

Comparación de pérdidas “observadas” y estimadas - HURACÁN

0.3

0.4

0.5

iles

de m

illon

es d

e pe

sos) SISTEMA

CENAPRED

0.15

0.2

0.25

les

de m

illon

es d

e pe

sos) SISTEMA

CENAPRED

0

0.1

0.2

JOH

N

RIE

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DO

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Pérd

idas

(mi

0

0.05

0.1

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Evento

SEP8.0

FONDEN2

JULI

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LOR

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Evento

SSA

4.0

5.0

6.0

7.0

s de

mill

ones

de

peso

s) SISTEMA

CENAPRED

1

1.2

1.4

1.6

1.8

s de

mill

ones

de

peso

s)

FONDENSISTEMACENAPRED

0.0

1.0

2.0

3.0

TTE NA

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TTE TH RE AN MA

AN

Pérd

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(mile

s

0

0.2

0.4

0.6

0.8

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Evento

SCT

JULI

E

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HE

NR

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ISID E D

LOR

E

Evento

SEDESOL

Conclusión

A partir de la los conocimientos generados por el Instituto de Ingeniería dela UNAM y sus colaboradores en el cálculo de riesgos naturales se elaboróeste proyecto solicitado por AGROASEMEX para estimar las pérdidas delFONDEN. Se debe estar conciente de que este estudio, así como elsistema de cómputo que se entregó, es sin duda de los más avanzados ensu tipo en el mundo.

Gracias por su atención!Gracias por su atención!