plantas potabilizadoras

INDEX

Al meu pare, a la mare, al Sisco i a la padrina (la cuinera del conill amb suquet ms bo del mn). Els incondicionals des de sempre. I sobretot des de la distncia.

I tamb a tu Marc.

AGRADECIMIENTOS

La tesina no hagus estat posible sense la dedicaci del Llus i la Nieves durant tot el temps que ha durat. Ha sigut una sort tenir-vos com a tutors. Sempre disponibles, a qualsevol hora.

I potser tampoc hagus arribat fins aqu sense tu Marins, la teva dedicaci pel piano em feia continuar quan la moral es desarmava; ni sense tu Mireia i el teu bon humor i les llargues xerrades, ets un gust!; ni tu Albert Llu, mira que ets portador de bona gent!; ni tu Enric, encara no ens hem tret els ulls!; ni tu Lidia, ni tu Aracelli, Lleida amb vosaltres sem fa ms propera; ni tu Blanca, ni tu Ral (florecilla tropical); ni potser sense tu Ivan i Lloren; ni sense tu Arantxa, i totes les excursions; ni sense los Danis Cu i Om, amb els teus dibuixos escandalosament divertits, ni tu Dani Ro sempre disposat a portar-me a casa, ni tu Carmela i els caps danys de bona companyia, ni tu Carmen, sin ti tampoco, ni tu Sara i Ricardo, cuntas horas de biblioteca tenemos para contar?; ni sense vosaltres Susana i Mages i les anades i vingudes amb cotxe!. Ni sense tu Alberto y tus ganas de conocer; ni sense la Cinta i les converses a altes hores de la nit. Ni tu Katty i Mireia, ni tu Marcos. Ni tu Carles, Maria i Enric, amb vosaltres valia la pena quedar-se a dinar a la universitat; ni tu ngela, a veure si ara no ens deixem, ten recordes de locellet del bosc? Ni tu Pere i Xavi (hem de veurens ja!). Ni tu Patricia. Ni tu Txs y Javier, y los buenos aos pasados; sense tu Ferran i Rosa i els vostres dinars deliciosos. Sin ti Po y aquel largo verano, ni t ngeles, Herminia y Cecilia: era un gustazo que me esperarais cuando llegaba pasadas las diez... y las once!

Ni sense tu Beln, mira que nhem passat! ni tu Toni, i tota la teva sabiduria i pacincia.

Mira que nhe fet de coses amb vosaltres. Ens ho hem passat b, eh?

Barcelona amb vosaltres no mha semblat pas tant llunyana de casa meva. I aquests anys estudiant no mhan semblat pas tant llargs.

I tu Marc , sense tu i les correcciones pacients, sobretot pacients; sense tu i les ajudes amb el fortran quan tenies feina infinita; sense tu i els disfrutaments petits i grans; sense tu i la msica que mhas portat, sense tu i els matins, sense tu vaja, els dies no haguessin estat tant plens i emocionants. Amb tu fins i tot pujar a lautobs t una altra dimensi.

NDICE

iNDICE

vLista de Figuras

xivLista de Tablas

xviResumen

11. INTRODUCCIN

11.1. Introduccin

21.2. Contexto ssmico

21.3. Estudios previos realizados

31.4. Objetivos

41.5. El mtodo

51.6. Contenido de la memoria

72. MBITO ESTUDIO Y RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

72.1. Introduccin

82.2. mbito geogrfico.

112.3. Descripcin de la red de agua potable segn Hazus

122.3.1 . Depsitos

132.3.2 . Estaciones de bombeo

132.3.3 . Pozos

132.3.4 . Plantas de tratamiento de agua (potabilizadoras)

152.3.5 . Tuberas

152.4. Los datos: El sistema de abastecimiento de agua potable de la regin Metropolitana de Barcelona.

152.4.1 . Depsitos


182.4.3 . Pozos


192.4.5 .Tuberas

212.5. Conclusiones y recomendaciones

233. PELIGROSIDAD SSMICA DE CATALUNYA Y ESCENARIOS SSMICOS.

233.1. Introduccin

243.2. Normativa, legislacin y conceptos bsicos

253.3. Peligrosidad ssmica.

253.3.1 . Caracterizacin sismolgica.

253.3.2 . Breve resumen histrico de las escalas de intensidad

283.3.3 . Caracterizacin ingenieril.

293.4. Peligrosidad ssmica de Catalunya.

293.4.1 . Sismicidad histrica (no instrumental)

303.4.2 . Sismicidad reciente (instrumental)

303.5. Parmetro de caracterizacin del movimiento del suelo. Escenarios ssmicos.

313.5.1 . Escenario 1. Norma Ssmica.

333.5.2 . Escenario 2. Mapa del ICC-1

343.5.3 . Escenario 3. Mapa del ICC-2

363.6. Relacin entre la intensidad y el PGD

373.7. Relacin entre PGA y PGV.

383.8. Conclusiones y resumen

404. TRATAMIENTO Y ANLISIS DE LA INFORMACIN GEOGRFICA

404.1. Introduccin

404.2. Sistemas de informacin geogrfica: GIS

404.2.1 . Funciones de un GIS

414.2.2 . Cmo un GIS gestiona la informacin

434.2.3 . Componentes de un GIS

434.3. El software GIS ARCVIEW

434.3.1 . Estructura

444.3.2 . Principales funciones utilizadas del software Arcview

464.3.3 . Lenguaje propio de Arcview: Avenue

474.4. Implementacin de la informacin en Arcview


515. EL MTODO HAZUS

515.1. Introduccin

525.2. Curvas y espectros de capacidad

525.3. Caracterizacin de la accin ssmica y espectros de respuesta: espectros de demanda

555.4. Estados de dao

555.4.1 . Concepto de estado de dao

575.4.2 . Curvas de fragilidad. Funciones de distribucin log-normal

605.5. Funciones de dao

615.6. Caracterizacin del dao mediante un slo parmetro

655.7. Conclusin y resumen

666. ESTADOS Y FUNCIONES DE DAO DE LOS ELEMENTOS DE LA RED DE ABASTECIMIENTO

666.1. Introduccin

676.2. Descripcin de los estados de dao segn Hazus

676.2.1 . Depsitos


706.2.3 . Pozos

716.2.4 Plantas potabilizadoras

726.3. Funciones de dao

736.3.1 .Depsitos


806.3.3 . Pozos

816.3.4 . Plantas potabilizadoras

836.3.5 . Tuberas

836.4. Factor de dao d distribucin binomial

846.4.1 . Depsitos


906.4.3 . Pozos

926.4.4 . Plantas de tratamiento de agua


967. DAO SSMICO EN EL SISTEMA DE AGUA DE LA REGIN METROPOLITANA DE BARCELONA

967.1. Introduccin

967.2. Factores de coste econmico asociados a los niveles de dao

997.2.1 Dao ssmico global

997.3. Dao ssmico en los depsitos

997.3.1 . Escenario 1, Norma Sismorresistente

1007.3.2 . Escenario 2, ICC.

1007.3.3 . Escenario 3, ICC modificado

1017.4. Dao ssmico en las estaciones de bombeo


1027.4.2 . Escenario 2, ICC


1037.5. Dao ssmico en los pozos




1047.6. Dao ssmico en las plantas de tratamiento de agua o potabilizadora




1067.7. Dao ssmico en las plantas de tratamiento de agua o potabilizadora



1077.7.3 . Escenario 3, ICCM


1098. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1098.1. Introduccin

1098.2. Inventario de datos

1108.3. Peligrosidad ssmica

1108.4. Tratamiento de la informacin

1118.5. Metodologa utilizada

1128.6. Resultados obtenidos

114REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

118I. ANEJO

119II. ANEJO

122III. ANEJO

126IV. ANEJO

130V. ANEJO

Lista de Figuras

4Figura 1.1. Diagrama modular de la metodologa de estimacin de prdidas producidas por un terremoto de Hazus. En mayor grosor est marcada la direccin de las etapas que propone Hazus para la evaluacin de daos en la red de abastecimiento de agua que nos ocupa en la tesina.

8Figura 2.1. Mapa de los municipios del rea de estudio. Cada comarca viene contorneada por un grosor destacado. Los municipios resaltados con mayor intensidad, dentro de cada comarca, son los que constituyen el mbito geogrfico del estudio

9Figura 2.2. Comarca del Maresme

9Figura 2.3. Comarca del Valls Oriental

9Figura 2.4. Comarca del Valls Occidental

10Figura 2.5. Comarca del Barcelons

10Figura 2.6. Comarca del Baix Llobregat

10Figura 2.7. Comarca del Garraf

10Figura 2.8. Comarca del Alt Peneds

11Figura 2.9. Comarca del Anoia.

11Figura 2.10. Municipios considerados dentro del rea de estudio y que sin embargo no contienen ningn elemento de la red de abastecimiento.

15Figura 2.11. Porcentaje de depsitos del rea de estudio en funcin de las caractersticas conocidas, sobre un total de 227 depsitos

16Figura 2.12. Porcentaje de depsitos agrupados segn periodo de construccin, , sobre un total de 227 depsitos

17Figura 2.13. Distribucin de los depsitos en la regin Metropolitana de Barcelona.

18Figura 2.14. Distribucin de las estaciones de bombeo en el rea de estudio. Las que tienen mayor capacidad de bombeo, BMGNA, se concentran en municipios alrededor de Barcelona.

18Figura 2.15. Distribucin de los pozos en el municipio de Barcelona.

19Figura 2.16. Mapa de situacin de las plantas de tratamiento de agua del rea de estudio.

20Figura 2.17. Tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona distribuidas segn si el dimetro es superior o no a 300 mm. Las tuberas con dimetro inferior a 300 mm estn marcadas con mayor intensidad.

20Figura 2.18. Tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona. En mayor grosor estn remarcadas las tuberas de dimetro superior a 1000 mm. que transportan agua desde las plantas potabilizadoras de agua al municipio de Barcelona.

26Figura 3.1. Mapa del ao de 1.857, donde Mallet aplic una escala de Intensidad. Cada curva isosista eran para Mallet un indicativo del grado de dao que el terremoto haba causado [15].

28Figura 3.2. Esquema de la evolucin de las escalas de intensidad.

31Figura 3.3. Parmetros necesarios para determinar la excitacin ssmica de una infraestructura [20]

33Figura 3.4. Escenario ssmico de Catalunya propuesto por la norma NCSE 94 [21]. Podemos observar que en Catalunya las aceleraciones mximas se hallan entre 0.04 g y 0.11g, correspondientes a los grados de intensidad que oscilan desde VI a VIII. La regin Metropolitana de Barcelona tiene asignado un grado VI de intensidad, equivalente a una aceleracin bsica de 0.04g, para un periodo de 500 aos.

34Figura 3.5. Escenario ssmico de Catalunya elaborado por el ICC. La peligrosidad ms elevada se concentra en la Garrotxa y Vall dAran. Las aceleraciones mximas esperadas, para un periodo de retorno de 500 aos, se encuentran entre 0.04g y 0.12g y corresponden a los grados VI y VIII de intensidad respectivamente. Podemos observar que a diferencia del mapa de la Norma, al municipio de Barcelona se le asigna un valor de intensidad MSK VII, mientras que la norma le asignaba un valor de intensidad MSK VI.

35Figura 3.6. Escenario ssmico de Catalunya presentado por el ICC incorporando los efectos del suelo de los 944 municipios de Catalunya.

37Figura 3.7. Valores del PGV obtenidos a partir del PGA asociado a las intensidades del escenario 1, propuesto por la norma sismorresistente, y en funcin de la distancia de las tuberas a la falla.

38Figura 3.8. Valores del PGV obtenidos a partir del PGA asociado a las intensidades del escenario 2, propuesto el ICC, y en funcin de la distancia de las tuberas a la falla.

38Figura 3.9. Valores del PGV obtenidos a partir del PGA asociado a las intensidades del escenario 3, propuesto pro el ICC incorporando los efectos del suelo, y en funcin de la distancia de las tuberas a la falla.

42Figura 4.1. Parte de la red de abastecimiento de agua se visualiza en diferentes capas. En este ejemplo superponemos la capa de municipios (formada por poligonales), con la que contiene la red de tuberas (formada por lneas) y la red de depsitos (formada por puntos).

42Figura 4.2. Mapa que contiene las tuberas y los depsitos superpuesta sobre la regin Metropolitana de Barcelona.

45Figura 4.3. Detalle del shapefile de municipios y ventana de edicin de coordenadas.

46Figura 4.4. Ejemplo de consulta sobre el shapefile de municipios.

46Figura 4.5. Ejemplo de una composicin obtenida con Arcview

47Figura 4.6. Rutina en Avenue para importar un fichero de datos de tipo texto (*.txt) al Arcview.

48Figura 4.7. Vistas usadas en esta tesina para organizar la visualizacin de datos.

48Figura 4.8. Vista red de abastecimiento que contiene siete temas que incorporan la informacin de todos los elementos que forman la red de abastecimiento y la informacin referente a los municipios a los que pertenecen

49Figura 4.9. Vista situacin geogrfica incorpora la informacin de los municipios del mbito de estudio y de las comarcas en dos temas.

49Figura 4.10. La vista peligrosidad incorpora la informacin de los tres escenarios ssmicos de Catalunya y de los municipios del rea de estudio en cuatro temas. En la figura se visualizan los temas de los municipios y el tema correspondiente al escenario 1.

52Figura 5.1. Espectro de capacidad de una estructura.

54Figura 5.2. Para la evaluacin de daos se representa la aceleracin espectral en funcin del desplazamiento espectral. Para periodos nulos se obtiene el par (desplazamiento espectral , aceleracin espectral) = (0, PGA). La aceleracin espectral para desplazamientos espectrales nulos se corresponde con el valor del PGA.

55Figura 5.3. Forma de dos espectros: el de lnea continua es el espectro de respuesta elstico y el de lnea discontinua es un espectro de demanda que se obtiene a partir del espectro de respuesta elstico y del espectro de capacidad.

56Figura 5.4. Posible distribucin de los estados de dao en la curva de capacidad de una estructura. Los puntos caractersticos de la curva de capacidad A, B y C, en este caso, marcan los lmites de los estados de dao leve, severo y moderado.

58Figura 5.5. Ejemplo de la forma que podran tomar las funciones de fragilidad para una tipologa de estructura. Cada una de ellas describe la probabilidad de igualar o superar el estado de dao correspondiente que representan.

59Figura 5.6. Relacin entre las curvas de capacidad y los espectros de demanda, frente a las funciones de distribucin acumuladas. stas expresan la probabilidad de que el punto de interseccin se halle en la rama de la curva de capacidad correspondiente a un estado de dao determinado.

61Figura 5.7. Esquema de cmo a partir de las curvas de fragilidad que presenta Hazus, hallar las probabilidades que un elemento sufra los diferentes estados de dao dado un valor del PGA o PGD asociado a una intensidad.

64Figura 5.8. Esquema de cmo hallar el parmetro de la binomial a partir de probabilidades de dao obtenidas con las curvas de fragilidad dadas por Hazus suponiendo que la probabilidad de dao sigue una distribucin lognormal. El parmetro de la binomial se halla para cada PGA o PGD.

68Figura 6.1. Dao provocado en las paredes de un depsito de acero causado por el movimiento del agua durante un terremoto. [29]

68Figura 6.2. Deformacin de tipo pata de elefante en la parte baja de un depsito de acero [29].

69Figura 6.3. Otro caso de deformacin de tipo pata de elefante. En este caso se trata de un tanque de acero de almacenamiento y fermentacin de vino.[30]

74Figura 6.4. Funciones de dao de los depsitos de tipo SUAHO

74Figura 6.5. Detalle de las funciones de dao de los depsitos de tipo SUAHO para valores del PGA inferiores a 0.1g (equivalente a valores de intensidad inferiores a grados VII-VIII en escala MSK).

75Figura 6.6. Funciones de dao de los depsitos de tipo SUNAHO.

75Figura 6.7. Detalle de las funciones de dao para los depsitos de tipo SUNAHO, para valores del PGA inferiores a 0.1g (equivalente a valores de intensidad inferiores a grados VII-VIII en escala MSK).

76Figura 6.8. Funciones de dao de los depsitos de tipo SUBMA

78Figura 6.9. Funciones de dao de las estaciones de bombeo de tipo BPENA.

78Figura 6.10. Detalle de las funciones de dao para las estaciones de bombeo de tipo BPENA, para valores del PGA inferiores a 0.1g (equivalente a valores de intensidad inferiores a grados VII-VIII en escala MSK).

79Figura 6.11. Funciones de dao de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA.

79Figura 6.12. Detalle de las funciones de dao para las estaciones de bombeo de tipo BPMGNA, para valores del PGA inferiores a 0.1g (equivalente a valores de intensidad inferiores a grados VII-VIII en escala MSK).

80Figura 6.13. Funciones de dao de los pozos.

81Figura 6.14. Detalle de las funciones de dao para los pozos, para valores del PGA inferiores a 0.1g (equivalente a valores de intensidad inferiores a grados VII-VIII en escala MSK).

82Figura 6.15. Funciones de dao de las plantas potabilizadoras de tipo PTMNA.

82Figura 6.16. Detalle de las funciones de dao para las plantas potabilizadoras de tipo PTMNA, para valores del PGA inferiores a 0.1g (equivalente a valores de intensidad inferiores a grados VII-VIII en escala MSK).

97Figura 7.1. Comparacin de los factores de coste econmico tomados para el estado de dao leve de cada tipo de elemento de la red de abastecimiento.

98Figura 7.2. Comparacin de los factores de coste econmico tomados para el estado de dao moderado de cada tipo de elemento de la red de abastecimiento.

98Figura 7.3. Comparacin de los factores de coste econmico de reposicin tomados para el estado de dao severo de cada tipo de elemento de la red de abastecimiento.

100Figura 7.4. Riesgo ssmico de los depsitos de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 1 propuesto por la norma sismorresistente y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

100Figura 7.5. Riesgo ssmico de los depsitos de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 2 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

101Figura 7.6. Riesgo ssmico de los depsitos de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 3 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya incorporando los efectos de atenuacin del suelo frente a la onda ssmica y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

101Figura 7.7. Riesgo ssmico de las estaciones de bombeo de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 1 propuesto por la norma sismorresistente y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

102Figura 7.8. Riesgo ssmico de las estaciones de bombeo de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 2 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

102Figura 7.9. Riesgo ssmico de las estaciones de bombeo de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 3 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya incorporando los efectos de atenuacin del suelo frente a la onda ssmica y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

103Figura 7.10. Riesgo ssmico de los pozos del municipio de Barcelona, suponiendo el escenario 1 propuesto por la norma sismorresistente ( intensidad VI ) y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

103Figura 7.11. Riesgo ssmico de los pozos del municipio de Barcelona, suponiendo el escenario 2 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya ( intensidad VI-VII )y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

104Figura 7.12. Riesgo ssmico de los pozos del municipio de Barcelona, suponiendo el escenario 3 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya ( intensidad VII ) incorporando los efectos de atenuacin del suelo frente a la onda ssmica y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

104Figura 7.13. Riesgo ssmico de las plantas de tratamiento de agua de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 1 propuesto por la norma sismorresistente y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

105Figura 7.14. Riesgo ssmico de las plantas de tratamiento de agua de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 2 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

105Figura 7.15. Riesgo ssmico de las plantas de tratamiento de agua de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 3 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya incorporando los efectos de atenuacin del suelo frente a la onda ssmica y expresado en funcin del coste de reparacin respecto coste de reposicin.

106Figura 7.16. Riesgo ssmico de las tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 1 propuesto por la norma sismorresistente, expresado en funcin del coste de reparacin de grietas respecto coste de reposicin de tuberas

106Figura 7.17. Riesgo ssmico de las tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 2 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya y expresado en funcin del coste de reparacin de grietas respecto coste de reposicin de tuberas.

107Figura 7.18. Riesgo ssmico de las tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona, suponiendo el escenario 3 propuesto por el Instituto Cartogrfico de Catalunya incorporando los efectos de atenuacin del suelo frente a la onda ssmica y expresado en funcin del coste de reparacin de grietas respecto coste de reposicin de la tubera.

118Figura I.1. Mapa de intensidades mximas sentidas en Catalunya durante el siglo XX hecho por El Servei Geolgic del Institut Cartogrfic de Catalunya. Puede observarse la presencia de sismos de intensidad mxima VIII.

122Figura III.1. Funciones de densidad de los depsitos de tipo SUAHO

122Figura III.2. Funciones de densidad de los depsitos de tipo SUNAHO

123Figura III.3. Funciones de densidad de los depsitos de tipo SUBMA

123Figura III.4. Funciones de densidad de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

124Figura III.5. Funciones de densidad de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

124Figura III.6. Funciones de densidad de los pozos

125Figura III.7. Funciones de densidad de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

126Figura IV.1. Curvas de fragilidad de los depsitos de tipo SUAHO

126Figura IV.2. Curvas de fragilidad de los depsitos de tipo SUNAHO

127Figura IV.3. Curvas de fragilidad de los depsitos de tipo SUBMA

127Figura IV.4. Curvas de fragilidad de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

128Figura IV.5. Curvas de fragilidad de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

128Figura IV.6. Curvas de fragilidad de los pozos

129Figura IV.7. Curvas de fragilidad de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

130Figura V.1. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUAHO

131Figura V.2. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5],de los depsitos de tipo SUAHO

131Figura V.3. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUAHO

131Figura V.4. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUAHO

132Figura V.5. Comparacin de las probabilidades de dao completo o de colapso, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUAHO

132Figura V.6. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUNAHO

133Figura V.7. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUNAHO

133Figura V.8. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUNAHO

134Figura V.9. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUNAHO

134Figura V.10. Comparacin de las probabilidades de dao completo o de colapso, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUNAHO

135Figura V.11. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5],de los depsitos de tipo SUBMA

135Figura V.12. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUBMA

136Figura V.13. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5],de los depsitos de tipo SUBMA

136Figura V.14. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5],de los depsitos de tipo SUBMA

137Figura V.15. Comparacin de las probabilidades de dao completo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los depsitos de tipo SUBMA

137Figura V.16. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5],de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

138Figura V.17. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

138Figura V.18. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

139Figura V.19. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

139Figura V.20. Comparacin de las probabilidades de dao completo o de colapso, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BPENA

140Figura V.21. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

140Figura V.22. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

141Figura V.23. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

141Figura V.24. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

142Figura V.25. Comparacin de las probabilidades de dao completo o de colapso, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las estaciones de bombeo de tipo BMGNA

142Figura V.26. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5],de los pozos

143Figura V.27. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los pozos

143Figura V.28. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los pozos

144Figura V.29. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los pozos

144Figura V.30. Comparacin de las probabilidades de dao completo o de colapso, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de los pozos

145Figura V.31. Comparacin de las probabilidades de dao nulo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

145Figura V.32. Comparacin de las probabilidades de dao leve, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

146Figura V.33. Comparacin de las probabilidades de dao moderado, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

146Figura V.34. Comparacin de las probabilidades de dao severo, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

147Figura V.35. Comparacin de las probabilidades de dao completo o de colapso, calculadas segn una distribucin lognormal (Hazus, curvas de fragilidad) y segn una distribucin binomial [5], de las plantas de tratamiento de agua de tipo PTMNA

Lista de Tablas

12Tabla 2.1. Clasificacin de los depsitos segn Hazus. Las siglas provienen de caractersticas de los depsitos expresadas en castellano.

13Tabla 2.2 Clasificacin de las estaciones de bombeo segn los criterios de Hazus. Las siglas provienen de caractersticas de las estaciones de bombeo expresadas en castellano.

14Tabla 2.3. Clasificacin de las plantas de tratamiento de agua segn los Hazus. Las siglas provienen de caractersticas de las estaciones expresadas en castellano.

68Tabla 6.1. Estados de dao de los depsitos segn Hazus.

70Tabla 6.2. Estados de dao de las estaciones de bombeo segn Hazus.

71Tabla 6.3. Estados de dao de los pozos segn Hazus.

72Tabla 6.4. Estados de dao de las plantas de tratamiento de agua, segn Hazus.

73Tabla 6.5. Rangos de valores de intensidad y de PGA correspondientes a los tres escenarios ssmicos.

73Tabla 6.6. Valores de la mediana y la desviacin estndar para depsitos de tipo SUAHO

73Tabla 6.7. Valores de la mediana y la desviacin estndar para depsitos de tipo SUNAHO

73Tabla 6.8 Valores de la mediana y la desviacin estndar para depsitos de tipo SUBMA.

76Tabla 6.9. Rangos de valores de intensidad y de PGA correspondientes a los tres escenarios ssmicos.

77Tabla 6.10. Valores de la mediana y la desviacin estndar para estaciones de bombeo de tipo BPENA.

77Tabla 6.11. Valores de la mediana y la desviacin estndar para estaciones de bombeo de tipo BMGNA

80Tabla 6.12. Valores de la mediana y la desviacin estndar para los pozos.

81Tabla 6.13. Valores de la mediana y la desviacin estndar para las plantas potabilizadoras de tipo PTMNA.

84Tabla 6.16. Tabla resumen que contiene, para cada valores de la intensidad inferiores o superiores a VIII, el valor del parmetro de la binomial, asignado a los depsitos de tipo SUBMA.

85Tabla 6.14. Tabla resumen que contiene, para valores de intensidad inferiores o iguales a VIII, el valor del parmetro de la binomial, asignado a los dos tipos de depsitos: SUAHO y SUNAHO.

85Tabla 6.15. Tabla resumen que contiene, para cada valorores de la intensidad superiores a VIII, el valor del parmetro de la binomial, asignado a los tres tipos de depsitos: SUAHO y SUNAHO.

86Tabla 6.17. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con distribucin lognormal y la distribucin binomial. Depsitos de tipo SUAHO. Cada celda marca un intervalo de diferencia en los porcentajes de dao comprendido entre 0 % de dao y un lmite superior.

87Tabla 6.18. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con distribucin lognormal y la distribucin binomial. Depsitos de tipo SUNAHO. Cada celda marca un intervalo de diferencia en los porcentajes de dao comprendido entre 0 % de dao y un lmite superior.

88Tabla 6.19. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con distribucin lognormal y la distribucin binomial, para los depsitos de tipo SUBMA.

88Tabla 6.20. Tabla resumen que contiene, para valores de la intensidad infeiores o iguales a VIII, el valor del parmetro de la binomial asignado a los dos tipos de estaciones de bombeo.

89Tabla 6.21. Tabla resumen que contiene, para valores de la intensidad superiores a VIII, el valor del parmetro de la binomial asignado a los dos tipos de estaciones de bombeo.

89Tabla 6.22. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con distribucin lognormal y la distribucin binomial, para las estaciones de bombeo de tipo BPENA.

90Tabla 6.23. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con distribucin lognormal y la distribucin binomial, para las estaciones de bombeo de tipo BMGNA.

90Tabla 6.24. Tabla resumen que contiene, para valores de intensidad iguales o inferiores a VIII, asignado a los pozos, el valor del parmetro de la binomial.

91Tabla 6.25. Tabla resumen que contiene para cada valor de la intensidad, asignado a los pozos, el valor del parmetro de la binomial.

91Tabla 6.26. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con distribucin lognormal y la distribucin binomial, para los pozos.

92Tabla 6.27. Tabla resumen que contiene para valores de la intensidad iguales o inferiores a VIII, el valor del parmetro de la binomial asignado a los dos tipos de plantas potabilizadoras

92Tabla 6.28. Tabla resumen que contiene para cada valores de la intensidad superiores a VIII, el valor del parmetro de la binomial asignado a los dos tipos de plantas potabilizadoras

92Tabla 6.29. Valor absoluto de la mxima diferencia entre los porcentajes de dao calculados con una distribucin lognormal y la distribucin binomial, para las plantas potabilizadoras de tipo PTMNA.

94Tabla 6.30. Resumen de la mxima probabilidad de dao esperado para cada elemento de la red de abastecimiento suponiendo que ocurriese un terremoto de intensidad menor de grado VIII.

97Tabla 7.1. Factores y intervalos de dao asociados a cada elemento de la red de abastecimiento y a cada estado de dao.

108Tabla 7.2. Resumen de los coste (coste de reparacin frente a coste de reposicin) asignados a los elementos de la red de abastecimiento segn el estado de dao que pueden sufrir, en un escenario de tipo 3

Resumen

Caracterizacin de bases de datos para estudios de riesgo ssmico en zonas urbanas. Aplicacin a lneas vitales (red de abastecimiento de agua potable) en la regin Metropolitana de Barcelona.

Autora: Meritxell Segarra Prades

Tutores: Llus G. Pujades Beneit y Nieves Lantada Zarzosa

El anlisis del riesgo ssmico es la principal herramienta disponible, actualmente, para cuantificar, prevenir y minorar los daos potenciales de los terremotos. Los pases desarrollados con una elevada peligrosidad ssmica han desarrollado herramientas para anlisis y gestin del riesgo ssmico, de forma que han logrado que los terremotos dejen de causar vctimas humanas. En cambio, en pases en vas de desarrollo, como por ejemplo Nicaragua o el Salvador, los costes de las catstrofes ssmicas son superiores a los ndices de crecimiento econmico, imposibilitando su desarrollo por la frecuente ocurrencia de catstrofes naturales. Por otra parte, las regiones y pases con peligrosidad ssmica moderada, o baja, tienden a abandonar las precauciones y costumbres constructivas capaces de mejorar el comportamiento dinmico de sus construcciones, de forma que, junto con el aumento de la cantidad de poblacin, edificios e infraestructuras que produce el desarrollo moderno de las grandes ciudades. Esto lleva a un importante aumento del valor expuesto y de su vulnerabilidad ssmica, aumentando as el riesgo. En consecuencia, la ocurrencia de un terremoto en este tipo de regiones tiene unas connotaciones catastrficas mayores de las que sera esperable. Catalunya en general y el rea metropolitana de Barcelona en particular pertenecen a este ltimo tipo de regiones: los niveles de peligrosidad que la norma ssmica vigente establece para un periodo de retorno de 500 aos es de Intensidad VI MSK, mientras que una revisin reciente del peligro ssmico de Catalunya establece para el mismo periodo de recurrencia una intensidad mxima en la zona de VII-VIII..

Esta tesina supone un esfuerzo en la cuantificacin del riesgo ssmico de una de las infraestructuras ms importantes en caso de catstrofes ssmicas: el sistema de abastecimiento de agua potable de Barcelona y su regin Metropolitana. Se ha realizado una importante labor de inventario de los datos de los sistemas que forman parte de la red de abastecimiento de agua: plantas de tratamiento de agua, depsitos de almacenamiento, pozos, estaciones de bombeo y conducciones. La informacin inventariada se ha incorporado y gestionado mediante el sistema de informacin geogrfica ArcView. Por otra parte se ha elegido una metodologa avanzada y moderna de evaluacin de riesgo para su anlisis y aplicacin al sistema de agua potable. Esta metodologa se ha comparado con un mtodo propuesto por investigadores europeos que permite cuantificar el dao esperado en una infraestructura, para un determinado nivel de intensidad, mediante un solo parmetro d que tiene el sentido fsico de dao medio esperado. A partir de este parmetro, y suponiendo un distribucin binomial de las probabilidades de que la infraestructura analizada se halle dentro de cada uno de los estados de dao, stas se obtienen de forma directa.

Las contribuciones ms relevantes de este trabajo son: 1) el inventariado, descripcin y georreferenciacin de los componentes del sistema de agua potable as como su gestin y tratamiento mediante un GIS. 2) El anlisis de la metodologa Hazus y de su aplicabilidad en nuestro pas. 3) La representacin de las probabilidades de dao mediante una tcnica alternativa a la de las curvas de fragilidad que permite representar las probabilidades de los 5 estados de dao esperadas para un nivel de la accin ssmica, mediante un slo parmetro d, suponiendo que las probabilidades de los 5 estados de dao, siguen una distribucin binomial. 4) La evaluacin del dao directo esperado en los elementos que componen el sistema de aprovisionamiento de agua potable de Barcelona y su regin Metropolitana, para los niveles de peligrosidad esperados para un periodo de retorno de 500 aos. Los resultados del trabajo indican que el dao esperado en el sistema de aguas es pequeo debido principalmente a la baja peligrosidad ssmica de la zona. Para la intensidad VII-VIII se obtienen probabilidades no superiores a un 5% de que el estado de dao sea leve y los costes de reparacin de estos daos son el 2% del coste de reposicin de la instalacin.

1. INTRODUCCIN

1.1. Introduccin

Estaramos preparados ante un terremoto si conociramos o pudiramos predecir cundo se va a producir. A diferencia de las nubes que pueden alertar tormenta, no existe ninguna evidencia firme para predecir un terremoto. Sin embargo, podemos avanzarnos al hecho y prepararnos para que las prdidas, tanto humanas como materiales, sean mnimas o inexistentes en el caso de vctimas. Para ello, disponemos de disciplinas que pueden ayudarnos: con la GEOLOGA de la zona de estudio se puede llegar a estimar el tamao del terremoto esperado; con la SISMOLOGA podemos llegar a aproximar cul va a ser la sacudida producida por el terremoto en cuestin; y ante esta demanda, la INGENIERA SSMICA puede llegar a pronosticar cul va a ser la respuesta de las estructuras e infraestructuras.

De este modo, lo ideal para prevenirnos ante un terremoto sera respectar las normas de construccin con diseo sismorresistente. Sin embargo, en el territorio conviven estructuras e infraestructuras con diferentes criterios de construccin, ya bien porque en su momento de construccin no se requera la aplicacin de criterios ssmicos, ya bien porque en las zonas donde no hay memoria histrica de episodios ssmicos es difcil justificar ante los constructores estas medidas preventivas. stas pueden parecer injustificadas y, a veces, puedan encarecer, econmicamente, la construccin de la obra.

De modo que una manera efectiva de prevencin ante un terremoto sera unir las tres ciencias antes mencionadas y establecer una metodologa que evaluara qu daos se produciran. Es decir: a qu estructuras e infraestructuras afectara un terremoto, cmo las afectara y en qu grado. Cuantificar las prdidas en trminos de probabilidad de dao y evaluar el dao econmico podra ayudar a hacernos una idea de a qu atenernos si el terremoto ocurriera. Este anlisis servira para tener una perspectiva de qu edificio, instalaciones y lneas vitales quedaran fuera de servicio y cules no, y en funcin de ellos poder establecer planes de emergencia adecuados.

Se conocen como lneas vitales las infraestructuras imprescindibles para el desarrollo normal de la actividad humana y, en general, comprenden las lneas que posibilitan la movilidad de mercancas y personas (transporte), grandes lneas de suministro de energa y elementos de abastecimiento bsico, como por ejemplo agua, electricidad, gas y combustibles, y finalmente las que hacen posible la comunicacin.

Teniendo en cuenta la importancia creciente de estas estructuras e infraestructuras vitales en una sociedad moderna, industrializada y con grandes aglomeraciones urbanas, es importante profundizar en el estudio del comportamiento ssmico de las infraestructuras y lneas vitales de Catalunya. Respondiendo a esta demanda, esta tesina se centra en la evaluacin de prdidas provocadas por un terremoto en los elementos de la red de abastecimiento de agua potable en la regin Metropolitana de Barcelona.

1.2. Contexto ssmico

En general las lneas vitales tienen un buen comportamiento ssmico para los niveles de intensidades esperados en Catalunya para un periodo de retorno de 500 aos (siempre igual o inferior a grado VIII). De hecho las escalas clsicas de intensidad recogen la experiencia de un gran nmero de terremotos. Por ejemplo, la escala MSK slo indica daos en las lneas vitales a partir de grado VIII. Textualmente dice: En ocasiones se produce rotura de algunas juntas de canalizaciones. La descripcin de grado IX dice: Se producirn daos considerables en depsitos de lquidos, se rompen parcialmente las canalizaciones subterrneas. En algunos casos las vas de ferrocarril se tuercen y las carreteras quedan fuera de servicio.

Sin embargo no hay una descripcin detallada del dao esperado para cada uno de los elementos que forman la red de agua de abastecimiento.

Slo podemos considerar que los daos generales importantes son esperables a partir de intensidad IX y daos graves a partir de intensidad X. Ser pues, poco probable que se produzcan daos importantes en zonas afectadas por intensidad entre VII y VIII. Las crisis ssmicas recientes ocurridas en Mula (Murcia, 1999) y de Becerr (Lugo, 1997) confirman estas previsiones: en las zonas de intensidad VII y VII es probable un dao leve, y con intensidad VIII es probable que sufran daos moderados y algunos daos significativos localizados, que por tanto es necesario reparar. No hay pues que menospreciar un dao moderado.

Por lo tanto, aunque el contexto ssmico en el que se encuentra la regin Metropolitana de Barcelona no responda a una situacin catastrfica, es recomendable que los municipios, en los que haya cualquier tipo de infraestructura importante y estn dentro de zonas de intensidad VII, tengan presente el mal comportamiento ssmico de algunos equipos, para el normal funcionamiento de las lneas vitales.

1.3. Estudios previos realizados

La Universidad Politcnica de Catalunya (UPC), en Enero del 2002 elabor siete informes sobre la evaluacin de daos provocados por un terremoto en lneas vitales de Catalunya [1], centrndose en: electricidad (volumen II), Gaseoductos y Oleoductos (volumen III), Carreteras (volumen IV), Embalses (volumen V), Ferrocarriles (volumen VI) y abastecimiento de agua (volumen VII). Sin embargo, no hay ningn estudio hecho que abarque un rea como la de la regin Metropolitana de Barcelona, ni con tanta informacin sobre los elementos que constituyen la red. Pues en esta tesina se ha trabajado con 364 elementos entre depsitos, estaciones de bombeo, pozos y plantas potabilizadoras, adems de considerar las tuberas de distribucin y transporte de agua a escala regional.

Concretamente, de la ciudad de Barcelona hay estudios ya realizados de cmo afectara un terremoto a los edificios de la ciudad de Barcelona [2] o qu daos producira a las lneas de metro [3].

1.4. Objetivos

Los anlisis de peligrosidad, vulnerabilidad y riesgo, aplicados a eventos ssmicos pretenden, en trminos probabilsticos, cuantificar las prdidas humanas y econmicas. De forma breve podramos decir que el estudio de la peligrosidad ssmica trata de obtener una valoracin probabilstica o no, cuantitativa y/o cualitativa del evento ssmico, o de otros fenmenos relacionados con ste, tanto en su localizacin como en su ocurrencia temporal. El anlisis de vulnerabilidad ssmica tiene como finalidad bsica cuantificar el grado de dao de un evento ssmico (o conjunto de elementos en el caso de las lneas vitales) al producirse un terremoto. Al hablar de riesgo ssmico hablamos de la composicin de los dos conceptos, peligrosidad y vulnerabilidad, adems del valor, generalmente socio-econmico, del elemento de riesgo estudiado. Es decir, el riesgo ssmico considera el grado de dao o prdida esperada de un elemento o grupo de elementos durante un periodo de tiempo determinado, por causa de un fenmeno ssmico. Por lo tanto en l intervienen tanto el concepto de peligrosidad como el de vulnerabilidad ssmica.

Establecer la relacin peligrosidad-vulnerabilidad-riesgo constituye uno de los pasos ms difciles en el anlisis de riesgo. El motivo principal es que los datos necesarios no existen o no estn en la forma correcta, adems de que para relacionarlos se requiere juicios de valor bastante subjetivos.

Es objetivo de esta tesina evaluar el riesgo ssmico de la red de abastecimiento de agua potable en la regin Metropolitana de Barcelona. A continuacin se exponen los objetivos perseguidos:

Como primer objetivo, se ha realizado una recopilacin de toda la informacin disponible acerca del sistema de agua potable: localizacin de sus elementos y caracterizacin en el rea de estudio.

Para concretar la peligrosidad ssmica en la zona de estudio se ha recopilado informacin de mapas de peligrosidad ssmica, entendiendo como tales a escenarios de dao fsico esperado.

Se pretende hacer una evaluacin del dao esperado en cada uno de los elementos la red de abastecimiento a partir de una metodologa relativamente nueva (1997-1999) llamada Hazus [4]. Se pretende analizar y discutir esta metodologa, en cuanto a su aplicacin a la red de aguas de abastecimiento.

Hazus no propone los pasos a seguir para conseguir un valor medio o global de dao asociado a un episodio ssmico concreto y a un determinado elemento de la red de abastecimiento. Como respuesta a esta necesidad se aplica una metodologa propuesta por Giovinazzi et.al [5].

La implementacin de datos y resultados se realizar en un GIS. Se discribir no solamente el GIS en general sino tambin el software utilizado (Arcview), discutiendo las posibilidades y limitaciones que ofrece como herramienta de almacenamiento y gestin de datos.

1.5. El mtodo

Como ya se ha mencionado en el apartado de los objetivos, la metodologa utilizada para evaluar las prdidas provocadas en la red de abastecimiento que nos ocupa es Hazus.

Hazus es una metodologa desarrollada por FEMA (Federal Emergency Management Agency) en los Estados Unidos. Existen dos versiones del Hazus de los aos 1997 y 1999. En esta tesina se aplicar la ms reciente.La metodologa Hazus se basa en una estructura modular que permite la incorporacin de mejoras a distintos niveles de forma sencilla e independiente. En la Figura 1.1 se muestran los pasos establecidos por Hazus para llegar a establecer el riesgo ssmico de un determinado elemento. Es decir, con el objetivo de estimar las prdidas provocadas en un escenario ssmico predeterminado.

Figura 1.1. Diagrama modular de la metodologa de estimacin de prdidas producidas por un terremoto de Hazus. En mayor grosor est marcada la direccin de las etapas que propone Hazus para la evaluacin de daos en la red de abastecimiento de agua que nos ocupa en la tesina.

Hazus como metodologa estadstica para la evaluacin del riesgo ssmico se caracteriza por:

tratar una evaluacin independiente de la peligrosidad ssmica asociada a la localizacin del sistema en riesgo a analizar. Generalmente este estudio debe completarse con una zonificacin ssmica.

Diferencia los elementos de riesgo en clases segn materiales, tcnicas constructivas y otros factores que pueden tener un efecto en su respuesta ssmica.

La vulnerabilidad se expresa a travs de la probabilidad condicional de que una estructura de cierto tipo sufrir un grado de dao para un tamao de terremoto dado. Hazus presenta esta probabilidad a travs de curvas de dao (tambin llamadas curvas de fragilidad).

La estimacin de las distribuciones probabilsticas se fundamentan en datos observados en eventos ssmicos pasados. sta es la razn por la que este tipo de vulnerabilidad se conoce como vulnerabilidad observada, aunque tambin se puede basar en resultados de ensayos de laboratorio, lo que llamamos vulnerabilidad calculada.

Aunque esta metodologa no requiere investigaciones muy complicadas su aplicacin no debera salirse del campo estadstico. ste es el motivo por el que no puede aplicarse a construcciones individuales singulares, ya que los resultados as obtenidos no tendran validez. Hazus, al igual que los mtodos estadsticos, slo tiene validez para escenificar la respuesta ssmica de conjuntos de elementos de tipologa estructural similar.

1.6. Contenido de la memoria

El contenido de la memoria va estrechamente unido a los objetivos perseguidos por esta tesina, de modo que cada captulo responde a los diferentes puntos perseguidos.

En el captulo 2 se describen los elementos de la red de abastecimiento de la regin Metropolitana de Barcelona, as como las caractersticas que precisa Hazus para realizar la estimacin de prdidas. Tambin en este captulo se detalla el mbito geogrfico de la regin Metropolitana de Barcelona. Se enumeran los municipios donde estn ubicados los elementos de la red, situndolos en un contexto fsico-geogrfico.

La peligrosidad ssmica de la zona y la descripcin de los escenarios escogidos se presenta y justifica en el captulo 3.Toda esta informacin se integr en una plataforma GIS del software Arcview. La caracterizacin de un GIS en general y de Arcview en particular se presenta en el captulo 4.

En cuanto a la metodologa Hazus especfica para la evaluacin de dao mediante funciones de probabilidad se detalla en el captulo 5. Finalmente se describe y se discute la metodologa propuesta por Giovinazzi et.al [5] para unificar el dao propuesto por Hazus en un parmetro de dao global o dao medio, en funcin de la intensidad del terremoto.

La implementacin de la teora del captulo 5 se particulariza en el captulo 6, donde se definen y discuten los diferentes estados de dao para cada elemento de la red de abastecimiento. Igualmente, tambin se presentan los resultados de aplicar la metodologa de Giovanzzi et al.

Finalmente en el captulo 7 se presentan los daos esperados en cada elemento y para cada uno de los tres escenarios ssmicos considerados.

Las conclusiones de todo el trabajo realizado y las recomendaciones propuestas queda en el captulo 8.

.

2. MBITO ESTUDIO Y RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

2.1. Introduccin

El objetivo de este captulo es describir qu tipo de elementos de la red de abastecimiento hay en el rea de estudio, cules son sus caractersticas y definir el mbito geogrfico de este estudio.

Los elementos de la red que se presentan son aqullos de los que se posea informacin sobre su situacin geogrfica. Su localizacin proviene de dos mapas: uno proporcionado por Aiges Ter-Llobregat, titulado Red regional de abastecimiento de agua. Situacin actual [6] y otro proporcionado por AGBAR, titulado: Situacin de los pozos, centrales, arquetas de rotura de carga y depsitos de aguas de Barcelona [7]. Este ltimo abarca menos municipios que el primero pero la informacin de uno complementa la del otro.

Se ha hecho un anlisis de las caractersticas de todos los elementos de la red. Sin embargo, stas no siempre han sido las necesarias para estimar las prdidas provocadas por un terremoto, pues Hazus, la metodologa de evaluacin de prdidas, en algunos casos precisaba ms informaicn. Por ejemplo, en el caso de los depsitos, de un 35% de ellos desconocamos el material con que estaban construidos y su posicin respecto al suelo. Ambas caractersticas eran necesarias para aplicar el mtodo Hazus. Por otro lado, de los depsitos que sabamos que eran de hormign, se dispona informacin sobre si eran de hormign proyectado, o bien armado, o bien postesado; informacin que no se ha incorporado en el clculo de prdidas.

Cada tipologa de elementos de la red se ha clasificado segn las caractersticas que Hazus exiga. En muchos casos no se tena informacin acerca de esas caractersticas, de modo que se han asumido hiptesis razonables. Hay que destacar que para futuros estudios se necesitara ms informacin de la red, sobretodo aqulla informacin requerida por Hazus, para as poder asignar cada elemento a su correspondiente clasificacin y aplicar los parmetros de clculo asignados a dicha clasificacin.

As pues, se ha descrito y clasificado cada tipo de elemento segn la clasificacin propuesta por Hazus incorporando adems todos los datos de que se dispona. Recordemos que Hazus estableci la clasificacin de los elementos para Estados Unidos. Puede que las caractersticas de los elementos de all frente a los que estudiamos en la regin Metropolitana de Barcelona sean diferentes. Por este motivo es importante incorporar toda la informacin descriptiva de los elementos para posibles estudios futuros.

A cada tipo de elemento de la red se le ha asignado unas siglas. No son las siglas propuestas por Hazus que provienen de palabras inglesas. Las siglas presentadas provienen de palabras castellanas para que su significado pueda ser descifrado ms fcilmente.

En los apartados siguientes se describen los cinco elemento de la red de abastecimiento: depsitos, estaciones de bombeo, pozos, plantas de tratamiento de agua (potabilizadoras) y tuberas.

Respecto al mbito geogrfico se ha considerado importante concretar exactamente qu municipios forman parte del presente estudio. Al tratarse de pronosticar las probabilidades de dao de los elementos de la red de abastecimiento de agua, el anlisis de los resultados debe hacerse teniendo en cuenta qu elementos se han considerado y qu poblacin puede verse afectada.

2.2. mbito geogrfico.

El mbito geogrfico de estudio se centra en un rea aproximada a la regin Metropolitana de Barcelona. Para referirnos a l mencionaremos la regin Metropolitana de Barcelona, aunque no se trate exactamente de ella. En realidad el rea de estudio se compone de 125 municipios, de los cules 122 pertenecen a la regin Metropolitana y tres quedan fuera de ella, en la comarca de la Anoia.

La regin Metropolitana de Barcelona est formada por 170 municipios de siete comarcas: Alt Peneds, Garraf, Baix Llobregat, Barcelons, Valls Occidental, Valls Oriental y Maresme.

En la Figura 2.1 pueden observarse en mayor intensidad los 125 municipios que constituyen el mbito de estudio. Dentro de cada comarca hay dos intensidades diferentes. Los municipios con mayor intensidad forman parte de este estudio.

Figura 2.1. Mapa de los municipios del rea de estudio. Cada comarca viene contorneada por un grosor destacado. Los municipios resaltados con mayor intensidad, dentro de cada comarca, son los que constituyen el mbito geogrfico del estudio

A continuacin se detallan, para cada comarca, qu municipios de la regin Metropolitana de Barcelona forman parte de nuestro estudio y cules no.

Figura 2.2. Comarca del Maresme

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Maresme, en mayor intensidad: Alella, Argentona, Cabrera de Mar, Cabrils, Caldes d'Estrac, Dosrius, el Masnou, Matar, Montgat, rrius, Premi de Dalt, Premi de Mar, Sant Andreu de Llavaneres, Sant Vicen de Montalt, Tei, Tiana, Vilassar de Dalt y Vilassar de Mar.

Los municipios de la comarca del Maresme que no estn incluidos en el mbito de estudio, representados en menor intensidad son: Arenys de Mar, Arenys de Munt, Calella, Canet de Mar, Malgrat de Mar, Palafolls, Pineda de Mar, Sant Cebri de Villalta, Sant Iscle de Villalta, Sant Pol de Mar, Santa Susanna y Tordera.

Figura 2.3. Comarca del Valls Oriental

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Valls Oriental, en mayor intensidad: Caldes de Montbui, Canovelles, Cnoves i Samals, Cardedeu, Granollers, lAmetlla del Valls, la Garriga, la Llagosta, la Roca del Valls, les Franqueses del Valls, Lli dAmunt, Lli de Vall, Llinars del Valls, Martorelles, Mollet del Valls, Parets del Valls, Sant Antoni de Vilamajor, Sant Fost de Campsentelles, Sant Pere de Vilamajor, Santa Eullia de Ronana, Santa Maria de Martorelles, Vallromanes, Vilanova del Valls.

Los municipios que no estn incluidos en el mbito de estudio, en la comarca del Valls Oriental, representados en menor intensidad son: Aiguafreda, Bigues i Riells, Campins, Castellcir, Castellterol, Fogars de Montcls, Granera, Gualba, Montmay-Figar, Montseny, Sant Celoni, Sant Esteve de Palautordera, Sant Feliu de Codines, Sant Quirze Safaja, Santa Maria de Palautordera, Tagamanent, Vallgorguina, Vilalba Sasserra

Figura 2.4. Comarca del Valls Occidental

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Valls Occidental, en mayor intensidad: Badia del Valls, Barber del Valls, Catellbisbal, Cerdanyola del Valls, Matadepera, Montcada i Reixac, Palau de Plegamans, Poliny, Ripollet, Rub, Sabadell, Sant Cugat del Valls, Sant Quirze del Valls, Santa Perptua de Mogoda, Sentmenat, Terrassa, Ullastrell y Viladecavalls.

Los municipios que no estn incluidos en el mbito de estudio, en la comarca del Valls Occidental, representados en menor intensidad son: Castellar del Valls, Gallifa, Rellinars, Sant Lloren Savall y Vacarisses.

Figura 2.5. Comarca del Barcelons

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Barcelons: Badalona, Barcelona, lHospitalet de Llobregat, Sant Adri del Bess, Santa Coloma de Gramanet.

Figura 2.6. Comarca del Baix Llobregat

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Baix Llobregat: Abrera, Begues, Castelldefels, Castellv de Rosanes, Cervell, Collbat, Corbera de Llobregat, Cornell de Llobregat, el Papiol, el Prat de Llobregat, Esparraguera, Esplugues de Llobregat, Gav, Martorell, Molins de Rei, Olesa de Montserrat, Pallej, Sant Andreu de la Barca, Sant Boi de Llobregat, Sant Climent de Llobregat, Sant Esteve Sesrovires, Sant Feliu del Llobregat, Sant Joan Desp, Sant Just Desvern, Sant Vicen dels Horts, Santa Coloma de Cervell, Torrelles de Llobregat, Vallirana y Viladecans.

Figura 2.7. Comarca del Garraf

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Garraf, en mayor intensidad: Canyelles, Olivella, Sant Pere de Ribes, Sitges y Vilanova i la Geltr.

Un municipios no forman parte del mbiro de estudio. Se representa en menor intensidad: Cubelles.

Figura 2.8. Comarca del Alt Peneds

Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca del Alt Peneds, en mayor intensidad: Avinyonet del Peneds, el Pla del Peneds, Gelida, la Granada, les Cabanyes, Olrdola, Olesa de Bonesvalls, Pacs del Peneds, Puigdlber, Sant Cugat Sesgarrigues, Sant Lloren dHortons, Sant Sadurn dAnoia, Santa Fe del Peneds, Santa Margarida i els Monjos, Subirats, Vilafranca del Peneds y Vilob del Peneds.

Figura 2.9. Comarca del Anoia.Municipios que forman parte del mbito de estudio de la comarca Anoia, en mayor intensidad: els Hostalets de Pierola, Masquefa y Piera

Hay que destacar que entre todos los municipios que consideramos, en 13 de ellos no hay ningn elemento de la red de aguas de abastecimiento (ver Figura 2.10). El motivo que los incluyamos como parte del rea de estudio es que estos municipios se pueden ver afectados directamente por las prdidas producidas en elementos de la red de los municipios colindantes del rea de estudio.

Figura 2.10. Municipios considerados dentro del rea de estudio y que sin embargo no contienen ningn elemento de la red de abastecimiento.

2.3. Descripcin de la red de agua potable segn Hazus

La metodologa Hazus considera que una red de abastecimiento de agua potable se compone de cinco elementos principales: depsitos, estaciones de bombeo, pozos, plantas de tratamiento de agua y tuberas. En este apartado se describe cada uno de ellos.2.3.1 . DepsitosHazus propone una clasificacin para los depsitos en funcin de tres caractersticas fsicas:1) el material con el que est construido,

2) su posicin respecto el suelo,

3) y diferenciando si hay o no anclajes de conexin entre los depsitos y el suelo.Hazus tiene en cuenta depsitos a los que les llega un caudal que oscila entre 0.5 m.g.d y 2 m.g.d. (Recordemos que la unidad m.g.d. es de caudal ).

De los depsitos de que disponemos desconocemos cul es el caudal para el que estn diseados. Para posteriores estudios, sera recomendable comprobar si los depsitos con los que se trabaja son de caractersticas similares a los depsitos que considera Hazus, pues todos los resultados estn previstos tomando como modelo esta tipologa de depsito.Siguiendo la clasificacin anterior, a cada depsito se le ha asignado un cdigo formado por las siglas correspondientes a las tres caractersticas enumeradas anteriormente (ver Tabla 2.1).4) segn su posicin respecto el suelo: SU=SUperficial, E=Elevado, EN=Enterrado

5) y dependiendo que haya o no anclaje: A=Anclado, NA=No Anclado.

6) segn el material: A=Acero, HO=HOrmign, MA=MAdera;

Cdigo asignado a cada depsitoSituacin respecto el sueloSi hay o no anclajesMaterial de construccin

SUAASUperficialAnclajesAcero

SUNAASUperficialNo AnclajeAcero

SUAHOSUperficialAnclajesHOrmign

SUNAHOSUperficialNo AnclajeHOrmign

EAElevado-Acero

SUMASUperficial-MAdera

SUBMASUBterrneo-MAdera

Tabla 2.1. Clasificacin de los depsitos segn Hazus. Las siglas provienen de caractersticas de los depsitos expresadas en castellano.


Hazus propone una clasificacin para las estaciones de bombeo segn dos caractersticas fsicas:

7) segn el caudal que puedan bombear,

8) y diferenciando si hay o no anclajes de conexin entre los depsitos y el suelo.

Siguiendo esta clasificacin, a cada estacin se le ha asignado un cdigo formado por siglas correspondientes a las tres caractersticas enumeradas anteriormente (ver Tabla 2.2).

9) segn el caudal: Q < 10 m.g.d. (equivalente a 438 l/s) BPE = Bombas Pequeas

Q > 10 m.g.d. BMG = Bombas Medianas y Grandes

10) y dependiendo que haya o no anclaje: A=s Anclado, NA=No Anclado

Cdigo asignado a cada bombaCaudalSi hay o no anclajes

BPEA< 10 m.g.d. (438l/s)Anclajes

BPENA< 10 m.g.d. (438l/s)No Anclaje

BMGA> 10 m.g.d. (438l/s)Anclajes

BMGNA> 10 m.g.d. (438l/s)No Anclaje

Tabla 2.2 Clasificacin de las estaciones de bombeo segn los criterios de Hazus. Las siglas provienen de caractersticas de las estaciones de bombeo expresadas en castellano.

Adems tal como indica Hazus, se considera que las estaciones de bombeo estn compuestas por edificios, una o dos bombas equipos elctricos y en algunos casos por sistemas de emergencia.

2.3.3 . Pozos

Hazus no propone ninguna clasificacin especial para los pozos. Considera que tienen una capacidad entre 1 y 5 m.g.d.(equivalente a un intervalo entre 43.8 l/s y 219 l/s).

2.3.4 . Plantas de tratamiento de agua (potabilizadoras)Hazus propone una clasificacin para las plantas de tratamiento de agua segn tres caractersticas:

11) segn su capacidad (caudal),

12) segn qu componentes tenga la planta,

13) y segn si los edificios y sub-componentes hidrulicas y elctricas que componen la planta han sido construidos segn criterios sismorresistentes.Siguiendo esta clasificacin, a cada planta se le ha asignado un cdigo formado por siglas correspondientes a las dos caractersticas (ver Tabla 2.3):

Cdigo asignado a cada plantaCaudalSi hay o no anclajes

PTPEA10-50 m.g.d.

438 l / s y 2190 l/ sAnclajes

PTPENA10-50 m.g.d.

438 l / s y 2190 l/ sNo Anclaje

PTMA50-200 m.g.d.

2190 l / s y 8760 l/ sAnclajes

PTMNA50-200 m.g.d.

2190 l / s y 8760 l/ sNo Anclaje

PTGA>200 m.g.d.

> 8760 l/ sAnclajes

PTGNA>200 m.g.d.

> 8760 l/ sNo Anclaje

Tabla 2.3. Clasificacin de las plantas de tratamiento de agua segn los Hazus. Las siglas provienen de caractersticas de las estaciones expresadas en castellano.

14) segn el caudal de agua que sale de la planta y segn las componentes Hazus clasifica las plantas como:

Plantas de Tratamiento PEqueas PTPE: Capacidad entre 10 y 50 m.g.d. (equivalente a un intervalo de 438 litros / seg y 2190 litros / seg ). Adems la planta debe tener una galera de filtracin con tanques de floculacin ; cuencas de depsito y sedimentacin; tanques qumicos necesarios para la coagulacin y otros procesos de desestabilizacin; tanques de cloracin y equipos elctricos y mecnicos.

Plantas de Tratamiento Medianas (PTM). Con una capacidad entre 50 y 200 m.g.d. (equivalente a un intervalo de 2190 litros / seg y 8760 litros / seg). Adems de disponer de todos los componentes citados para las plantas pequeas debern disponer del doble de tanques de floculacin, de sedimentacin de tanques qumicos y de tanques de cloracin.

Plantas de Tratamiento Grandes (PTG). Con una capacidad mayor de 200 m.g.d. (>8760 litros / seg ). Adems de disponer de las componentes de los tanques pequeos debern tener el triple de tanques de sedimentacin, floculacin, tanques qumicos y de cloracin.

15) dependiendo que haya o no anclaje en los edificios y componentes hidrulicas y elctricas: A= construida con criterios sismoresistentes, NA = sin consideraciones sismorresistentes en la construccin de la planta.

2.3.5 . Tuberas

Hazus clasifica las tuberas de una red de abastecimiento de agua en funcin de su dimetro y del material con que estn construidas.

Segn el dimetro las tuberas se considerarn:

Primarias: de dimetro superior a 36 pulgadas (tomamos como aproximacin 100 mm).

Secundarias: de dimetro inferior.

Segn el material con que estn construidas se clasificarn en:

Frgiles: hormign, cemento asbesto o hierro fundido.

Dctiles: acero, hierro dctil o PVC .

Hazus no propone ningn cdigo formado por siglas correspondientes a las dos caractersticas antes mencionadas.

2.4. Los datos: El sistema de abastecimiento de agua potable de la regin Metropolitana de Barcelona.

2.4.1 . Depsitos

De todos los depsitos situados en la regin Metropolitana de Barcelona, un total de 227 depsitos, 126 son de tipo superficial de hormign, de 81 se desconoce su posicin respecto el terreno y de qu material estn construidos, y de 20 se sabe que son subterrneos (ver Figura 2.11).

Figura 2.11. Porcentaje de depsitos del rea de estudio en funcin de las caractersticas conocidas, sobre un total de 227 depsitos

Adems de conocer las coordenadas, el municipio y la comarca a la que pertenecen, de algunos depsitos se tienen datos acerca de su volumen, ao de construccin y la cota a la que se encuentran.

Respecto al ao de construccin, de 130 depsitos (un 57% del total ) se conoce la fecha de construccin. Los aos oscilan entre 1890 y 2001. En la Figura 2.12 puede observarse, expresado en tanto por ciento, el volumen de depsitos que se construyeron segn las pocas.

Figura 2.12. Porcentaje de depsitos agrupados segn periodo de construccin, , sobre un total de 227 depsitos

Respecto a la si los depsitos estn o no construidos con anclajes de unin al terreno, consideramos que los depsitos construidos antes de la dcada de los 90 no tienen ningn anclaje que respondiese a una respuesta de proteccin ssmica. Sin embargo, los ms recientes, posteriores a 1990, (un 20% de los que conocemos el ao de construccin), estn construidos por mdulos unidos por juntas elsticas que se adaptan a los asientos del terreno. Estos criterios de diseo son ms estrictos que los de la norma sismorresistente, segn [8].

As pues, los depsitos superficiales de hormign se clasifican segn las siglas SUNAHO y SUAHO diferenciando si han sido o no construidos con criterios sismorresistentes, antes o despus de 1990.

Respecto a los 20 depsitos subterrneos, se sabe con fiabilidad que 4 de ellos son de hormign. Consideramos que los 16 restantes son tambin de hormign, pues no es habitual de la zona de estudio hallar depsitos de otro material. Hazus considera que todos los depsitos subterrneos son de madera. Por lo tanto, aunque los dipsitos que tenemos son de hormign y no de madera, utilizaremos los valores asignados a los depsitos subterrneos de madera para realizar los clculos de los depsitos subterrneos de hormign, y asignaremos a los 20 depsitos subterrneos la clasificacin de subterrneos de madera: SUBMA.

Los depsitos subterrneos se corresponden con depsitos de gran volumen. De los 20 depsitos subterrneos, siete de ellos tienen un volumen comprendido entre 10.000 y 43.849 m3. Son por tanto depsitos importantes cuya rotura supondra prdidas importantes en el abastecimiento.

La distribucin de todos los depsitos, de los que disponemos su situacin geogrfica en el rea de estudio, se presenta en la Figura 2.13.

Figura 2.13. Distribucin de los depsitos en la regin Metropolitana de Barcelona.


Se dispone informacin de 109 estaciones de bombeo situadas en el rea de estudio, aunque no conocemos qu tipo de instalacin se trata: si de una estacin formada por un edificio, por una caseta o simplemente por una arqueta. De la mayora slo se conoce su ubicacin. Slo de un 16 % se conoce el ao de construccin y potencia. As que no disponemos de suficiente informacin para clasificarlas con seguridad. Sin embargo, atendiendo a criterios constructivos de la zona, tomamos como hiptesis de partida que se trata de estaciones de bombeo construidas sin ningn criterio sismorresistente y que por tanto, no hay anclajes de unin entre la bomba y el terreno.

Para hacer una estimacin del caudal de bombeo suponemos que la dotacin por habitante y da supera los 300 l /hab./da en municipios grandes. Para estos municipios, de poblacin superior a 25000 habitantes, se ha estudiado el nmero de estaciones de bombeo que existen y el territorio al que sirven. En funcin de ello, se considera que las estaciones de bombeo que sirven a zonas de poblacin superior a 15000 habitantes son de tipo BMGNA (Bombas Mediano-Grandes No Ancladas). Estas estaciones de bombeo se hallan en los municipios de Badalona, Barcelona, Cerdanyola del Valls, Cornell del Llobregat, Esplugues del Llobregat, lHospitalet del Llobregat, Martorell, Montcada i Reixac, Rub, Sant Boi, Sant Cugat, Santa Coloma de Gramanet, Terrassa y Viladecans. Las poblaciones de estos municipios son superiores a 17.000 habitantes [9]. Las estaciones de bombeo restantes se considera que son de tipo BPENA. En la Figura 2.14 puede verse la distribucin de las estaciones en el rea de estudio:

Figura 2.14. Distribucin de las estaciones de bombeo en el rea de estudio. Las que tienen mayor capacidad de bombeo, BMGNA, se concentran en municipios alrededor de Barcelona.

2.4.3 . Pozos

No disponemos de localizacin de pozos fuera del municipio de Barcelona. As que el estudio de estimacin de prdidas en los pozos se centra en Barcelona.

Se conocen las coordenadas de 25 pozos de Barcelona de los cuales no se dispone de ninguna informacin adicional. En la Figura 2.15 estn representados todos los pozos conocidos del municipio de Barcelona (ver Figura 2.15).

Figura 2.15. Distribucin de los pozos en el municipio de Barcelona.


En la regin Metropolitana de Barcelona hay tres plantas de tratamiento de agua: la planta de tratamiento del agua del Llobregat, en el municipio de Abrera; la planta de tratamiento de agua del ro Ter, en el municipio de Cardedeu; y otra planta de tratamiento del ro Llobregat en el municipio de Sant Joan Desp. En la Figura 2.16 puede verse su situacin geogrfica.

Figura 2.16. Mapa de situacin de las plantas de tratamiento de agua del rea de estudio.

La planta del Llobregat en Abrera trata un volumen de agua de 3000 l/s. La planta del Ter en Cardedeu tiene una capacidad de 8000 l/s. La planta de Sant Joan Desp se sabe que trabaja con un caudal de 5300 l/s [10]. Por tanto, se trata de unas plantas medianas, segn la clasificacin de Hazus.

Segn [8], en las plantas potabilizadoras de tratamiento del ro Ter (Cardedeu) y del ro Llobregat (Abrera) no se aplic en su construccin ningn criterio sismoresistente. De la planta de Sant Joan Desp, del ro Llobregat sabemos que se puso en servicio en tres etapas 1955,1962 y 1992. Consideramos que en su construccin no se contemplaron criterios sismorresistentes. As pues las tres plantas se clasifican como PTMNA

2.4.5 .Tuberas

La regin Metropolitana de Barcelona dispone de ms de 850 kms de tuberas cuyos dimetros oscilan entre 100 mm y 3000 mm. (ver Figura 2.17).

Podemos observar que las tuberas de dimetro pequeo, inferior a 30 cm se corresponden con las bifurcaciones finales de lneas.

En cambio, las tuberas de dimetro superior a 1000 milmetros son tuberas de distribucin que transportan el agua desde las diferentes plantas potabilizadoras de agua hasta el municipio de Barcelona (ver Figura 2.18).

Figura 2.17. Tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona distribuidas segn si el dimetro es superior o no a 300 mm. Las tuberas con dimetro inferior a 300 mm estn marcadas con mayor intensidad.

Figura 2.18. Tuberas de la regin Metropolitana de Barcelona. En mayor grosor estn remarcadas las tuberas de dimetro superior a 1000 mm. que transportan agua desde las plantas potabilizadoras de agua al municipio de Barcelona.

Respecto al material con que estn construidas las tuberas se han considerado las siguientes hiptesis segn sus dimetros:

dimetro superior a 600 mm: de hormign

dimetro inferior a 600 mm: de hierro fundido.

2.5. Conclusiones y recomendaciones

Este captulo es de inventario de los datos del sistema de abastecimiento de agua potable. Hay que destacar que el objetivo de esta tesina es emplear una metodologa de evaluacin de prdidas sobre la red de aguas de abastecimiento (Hazus). Y aunque se ha dedicado tiempo y esfuerzo en la recopilacin de la base de datos, sera recomendable que para posteriores estudios de evaluacin de prdidas provocadas por un terremoto en la red de abastecimiento de agua, se tuviera una base de datos ms completa y se incorporaran los datos que Hazus precisa. De este modo se podran contrastar las hiptesis que se han tomado en esta tesina a partir de las cules se ha desarrollado todo el proceso de clculo.

Hazus determina qu caractersticas son las necesarias para clasificar cada tipo de elemento de esta red. Estas caractersticas van asociadas a parmetros de clculo con los que estimar las prdidas provocadas por un terremoto a cada tipologa de elemento de la red. Los datos disponibles no siempre son compatibles con el tipo de datos descritos por Hazus [4]. A continuacin se hace una breve sntesis de las hiptesis tomadas en estos casos:

Una caracterstica constante para todos los elementos de la red de abastecimiento, es conocer si los elementos estn o no construidos siguiendo criterios sismorresistentes. En muchos casos se desconoca este dato, sin embargo, si el ao de construccin no era reciente (de la dcada de los 90) se ha supuesto que no estaban diseados bajo estos criterios. El motivo es que al tratarse de una zona con baja peligrosidad ssmica (infeior a intensidad VII en escala M.S.K.), no era un requisito construir teniendo en cuenta factores de diseo frente a terremotos y se considerar que no haba requisitos de diseo sismorresistente.

En el caso de los depsitos, de un 35 % de ellos slo se conoca su situacin geogrfica. Estos depsitos se han incorporado en la base de datos pero no han intervenido en la estimacin de prdidas. Hubiramos podido tomar como hiptesis que estn construidos de hormign, pues no se ha encontrado depsitos construidos con otro material. Tampoco se ha hecho ninguna hiptesis respecto su posicin respecto al suelo. El hecho de ser superficiales o enterrados es significativamente importante en el anlisis de resultados, como veremos ms adelante.

Hay que destacar que en el apartado de depsitos (2.3.1) estn incluidos los depsitos de la estacin de distribucin de agua Trinidad en Barcelona. Esta estacin consta de tres depsitos, arterias o tuberas enterradas conectadas a los depsitos, grupos de turbo-alternadores y grupos moto-bombas. No la hemos tratado como un elemento separado porque Hazus no presentaba datos para evaluar las prdidas ocasionadas para esta tipologa de este elemento.

De las estaciones de bombeo desconocamos su caudal de trabajo. Incorporando en la base de datos la poblacin del municipio y estimando una dotacin de 250 l/hab/da para municipios pequeos y de 300 l/hab/da para municipios grandes, hemos estimado un caudal razonable.

De los pozos Hazus no especifica ninguna clasificacin, y respecto las plantas de tratamiento de agua o potabilizadoras conocamos los datos necesarios.

Respecto al mbito de estudio, ste se puede considerar aproximado a la regin Metropolitana de Barcelona, teniendo en cuenta que de algunos municipios se desconoca la localizacin de elementos de la red. Esto se debe o bien a que no conocamos su existencia, o bien a que no haba en estos municipio elementos de la red de suficiente importancia como para ser tenidos en cuenta en la evaluacin de prdidas globales de la red de abastecimiento.

3. PELIGROSIDAD SSMICA DE CATALUNYA Y ESCENARIOS SSMICOS.

3.1. Introduccin

Esta tesina se centra en la estimacin de las prdidas que ocasionara un terremoto en la red de abastecimiento de agua en la regin Metropolitana de Barcelona. Para estimar estas prdidas es necesario situar la zona de estudio en un contexto ssmico. Es decir, en el territorio de estudio fijaremos la probabilidad que se supere un valor del parmetro que hayamos decidido caracterice el movimiento del suelo, de este modo obtendremos el o los escenarios ssmicos. Este captulo trata de justificar los parmetros que definirn la accin ssmica y los escenarios de peligrosidad escogidos.

El estudio de la estimacin de prdidas producidas por un terremoto es necesario, por un lado, para poder planificar acciones de prevencin antes de un episodio ssmico y, por el otro, para proyectar actuaciones durante un terremoto. Se trata de poder cuantificar el nmero esperado de prdidas, personas heridas, daos a la propiedad y alteracin de la actividad econmica debido a un terremoto. El objetivo es poder cuantificar el riesgo ssmico de ciertos elemento, en nuestro caso de la red de abastecimiento de agua.

Como respuesta a la necesidad de concretar una lnea de accin ante el riesgo ssmico de una zona, aparecieron unas normativas y directrices legales que se recogen en el apartado 3.2. Siguiendo las directrices, para poder establecer este riesgo ssmico se determinaron los conceptos bsicos necesarios: peligrosidad, vulnerabilidad y coste.

Centrndonos en el anlisis de la peligrosidad, ha sido necesario caracterizar, de manera probable, el movimiento del suelo al que se ver sometido cada elemento al paso de un terremoto. Es decir, para un territorio hay que determinar cul es la accin ssmica bajo la cul tomaremos medidas. Para ello, se marcan dos tendencias a partir de las cules se pueden definir los escenarios de peligrosidad ssmica (apartado 3.3). Estas dos tendencias se describen en los apartados 3.3.1 y 3.3.3. La primera tendencia expuesta, consiste en la caracterizacin sismolgica y es la asignacin de un valor de intensidad a cada punto del territorio. Para justificar el tipo de escala de intensidad utilizada se presenta un breve resumen de la evolucin de las escalas de intensidad a lo largo de la historia (apartado 3.3.2). La segunda tendencia, basada en la caracterizacin ingenieril de la accin ssmica, asigna, tambin a cada punto del territorio, un valor de aceleracin mxima del suelo (peak ground acceleration) y un valor del pico de desplazamiento mximo PGD (peak ground desplacement) . Como combinacin de las dos tendencias expuestas anteriormente, en el apartado 3.5 se presentan los parmetros escogidos para caracterizar la accin ssmica.

Antes de exponer los escenarios ssmicos bajo los cules trabajaremos, en el apartado 3.4 se describe Catalunya en un contexto de sismicidad histrica. Se datan los terremotos ms destructores, y en particular los ocurridos en Barcelona, provenientes tanto de informacin histrica no instrumental ( apartado 3.4.1) como de datos y registros instrumentales (apartado 3.4.2).

Una vez situados en el contexto ssmico de la regin Metropolitana de Barcelona, dentro de Catalunya, en el apartado 3.5 se describen los escenarios ssmicos adoptados en esta tesina.

3.2. Normativa, legislacin y conceptos bsicos

Una forma de prevenir daos ocasionados por terremotos en la construccin es seguir los criterios de la norma sismorresistente. Asimismo, resulta necesario prever, mediante la correspondiente planificacin, la organizacin de los recursos, materiales y humanos, que podran ser requeridos para la asistencia y proteccin de la poblacin en caso de que ocurriese una catstrofe de tal naturaleza. Por este motivo surge la Norma Bsica de Proteccin Civil aprobada por Real Decreto 407/1992. Esta norma ya se haba previsto en el artculo 8 de la ley 2/1985 del 21 de enero sobre proteccin civil. Fruto de esta norma surgi la Directriz Bsica de Proteccin Civil ante el Riesgo Ssmico publicada en el B.O.E. (num.124 el 25 de mayo de 1995) donde se dispuso que fueran objeto de planes especiales, entre otras, las emergencias producidas por fenmenos ssmicos y que estos planes se elaboraran de acuerdo con la directriz bsica correspondiente. Esta directriz [11] indica que el anlisis del riesgo ssmico es uno de los elementos bsicos para la planificacin de actuaciones en emergencias, que servir para la estimacin de posibles daos provocados por terremotos, y que las Comunidades Autnomas deben realizar estos anlisis para los correspondientes planes de emergencia.

Los estudios de riesgo ssmico recientes, siguiendo la directriz citada, consideran tres aspectos fundamentales que intervienen en la evaluacin del riesgo ssmico: peligrosidad, vulnerabilidad y coste cuyas definiciones se exponen a continuacin:

1. Accin ssmica: caracterizacin probable del movimiento del suelo al que se ver sometido el elemento de la red al paso de un terremoto.

2. riesgo ssmico: el nmero esperado de prdidas, personas heridas, daos a la propiedad y alteracin de la actividad econmica debido a la ocurrencia de terremotos.

3. peligrosidad ssmica: es la probabilidad, en trminos no siempre estrictamente matemticos, de que en un intervalo de tiempo y como consecuencia de la sismicidad y del medio de propagacin de las ondas ssmicas, se supere en determinada zona, un valor del parmetro (intensidad, aceleracin pico del suelo (PGA), desplazamiento mximo del suelo u otros parmetros) que nos mida el movimiento del suelo.

4. vulnerabilidad ssmica: Se entiende como el grado de prdida de un elemento en riesgo dado, expresado en una escala de 0 (sin dao) a 1 (prdida total), que resulta de la ocurrencia de un terremoto de una determinada magnitud .

5. coste: es la valoracin econmica de la degradacin o inutilizacin del elemento y de su funcionalidad.3.3. Peligrosidad ssmica.

La peligrosidad ssmica de un lugar se define como la probabilidad de que en un periodo de tiempo dado ocurra un terremoto de determinadas caractersticas, [1]; es decir, es la probabilidad que en una determinada zona se iguale o se exceda un nivel de accin ssmica. Un problema previo a la determinacin de mapas de peligrosidad ssmica consiste en caracterizar la accin ssmica.

Bsicamente existen dos tendencias para caracterizar la accin ssmica:

(1) la intensidad ssmica, que ha sido ampliamente utilizada para relacionar los terremotos con sus efectos.

(2) medidas cuantitativas de la sacudida del suelo que se usan en el anlisis ingenieril. Esta tendencia es ms moderna que la anterior y se ha desarrollado para su aplicacin al diseo ssmico de edificios y estructuras.

El Departamento de Ingeniera del Terreno, Cartogrfica y Geofsica, en el Anlisis de dao ssmico en las lneas vitales de Catalunya [1] se refiri al primer mtodo como caracterizacin sismolgica y al segundo como caracterizacin ingenieril. A continuacin se describen cada una de ellas. 3.3.1 . Caracterizacin sismolgica.

Se han desarrollado un nmero importante de escalas de Intensidad a lo largo de la historia que describen y comparan los efectos de los terremotos. Su uso ha sido histricamente importante, pues estas escalas son anteriores a la medida de los movimientos del suelo mediante instrumentos ssmicos. Su ventaja se halla en que su definicin se basa en la descripcin de los daos y de los efectos universales causados por los terremotos sobre las personas, los objetos, los edificios y el medio natural. Adems cabe destacar que, con pequeas variaciones, se dispone de escalas de Intensidad desde hace ms de 200 aos y, por lo tanto, se dispone de una gran base de datos que relacionan los terremotos con los daos causados. Por otra parte, su simplicidad permite identificar sus diferentes grados a partir de informacin histrica correspondiente a terremotos ocurridos en tiempos muy anteriores a su formulacin.

El mayor inconveniente para su uso es que no es aplicable al anlisis y diseo en ingeniera.

3.3.2 . Breve resumen histrico de las escalas de intensidad

Es importante tener presente que existen varias escalas de Intensidad que han ido surgiendo a lo largo de la historia. La escala ms actual es la E.M.S. (European Macroseismic Scale) aprobada por la Comisin Europea en 1996 y publicada en 1998. Sin embargo en esta tesina, los escenarios de daos ssmicos correspondientes a la regin metropolitana de Barcelona, en Catalunya, se basan en una escala anterior, la M.S.K. (Medvedev, Sponheuer and Karnik, 1964), debido a que an sigue siendo la escala oficial en Espaa. De todos modos, los grados del la M.S.K. y de la E.M.S. son equivalentes.

Para tener constancia histrica de las diferentes escalas que han surgido y remarcando la necesidad que los expertos tienen en hallar una manera de cuantificar un terremoto, se presenta un breve resumen histrico de la aparicin de estas escalas de intensidad. Este resumen se basa en dos artculos. Uno publicado en 1.998 por Roger Musson en el British Geological Survey A short history of intensity scales [12] y por otro publicado en 1.999 por Jaime Laffaille, presidente de la fundacin de preve

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