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Reconstrucción de la infraestructura en las islas del caribe tras un huracán: cuando el modelo "business-as-usual" es riesgoso

En septiembre de 2017, dos huracanes Categoría 5 atestaron un golpe devastador a los estados insulares del Caribe, causando enormes pérdidas humanas y económicas. Uno de los retos inmediatos consiste en rehabilitar las redes de energía eléctrica, agua potable, telecomunicaciones y transporte. Teniendo en cuenta patrones climáticos cada vez más intensos que se agudizarán como consecuencia de los efectos del cambio climático, es fundamental reconstruir la infraestructura del Caribe para que resista futuros desastres naturales. No alcanzará con reconstruir la misma infraestructura con la incorporación de algunos componentes más resilientes, o en tanto que una nueva versión del mismo diseño que falló ante los eventos recientes. Para enfrentar futuros desastres, los sistemas de energía, agua y transporte que se reconstruyan deberán ser resilientes, autónomos y seguros. La reconstrucción de sistemas centralizados de energía y agua requerirá de mucho tiempo y capital. Sin embargo, es posible incorporar tecnologías existentes y recursos disponibles a nivel local a fin de reducir el riesgo de fallas del sistema, ahorrar tiempo y dinero y, al mismo tiempo, brindarle a la comunidad una infraestructura funcional de manera expedita y con eficiencia mejorada.

Acerca de la resiliencia

¿Qué significa que la infraestructura sea resiliente? El elemento esencial consiste en reducir sus probabilidades de falla. Si la falla ocurre, la infraestructura resiliente se planifica y ejecuta de manera tal a reducir sus efectos negativos y mejorar la capacidad de recuperación.

Si nos atenemos a esta definición, constatamos que los tradicionales sistemas centralizados de suministro eléctrico y tratamiento del agua distan de ser resilientes. Sus naturalezas de redes jerarquizadas implican que una interrupción en una zona pueda afectar a una porción mucho mayor del sistema, agravando las pérdidas humanas y económicas durante y después de un desastre. Cuando una falla ocurre en una red eléctrica de características típicas, la práctica habitual consiste en recurrir al uso de generadores diésel de emergencia. Como los sistemas centralizados de tratamiento y suministro del agua dependen de la red eléctrica, éstos pasan a depender de los mismos generadores diésel.

La lección que aprendimos con Katrina, y ahora con Irma y con María, es que este plan de emergencia no propicia una recuperación rápida. Si bien se contaba con millones de litros de diésel, a menudo no había electricidad para bombear el combustible de los tanques de almacenamiento centralizado. Incluso si se lograba extraer el combustible de los tanques, la capacidad para transportarlo era limitada. En muchos casos, los generadores presentaban filtraciones de agua, eran vetustos o por algún otro motivo no funcionaban. En algunos casos se recurrió a sistemas de batería, pero estos suelen tener una autonomía corta de 30 minutos hasta un máximo de tres horas.

Figura 1: Para una infraestructura resiliente es clave contar con la mayor cantidad de alternativas a fin de evitar fallas sistémicas. Esto se logra mediante la diversificación de las fuentes y las tecnologías de suministro de energía y agua. Reconstruir sistemas centralizados con puntos únicos de falla no es la solución.

La infraestructura resiliente minimiza la probabilidad de interrupciones del suministro porque cuenta con múltiples opciones de respaldo interconectadas pero independientes que la resguardan de fallas que, de otro modo, llevarían a cortes del servicio. Las fuentes locales de energía y agua que están cerca de o en los sitios en los que se las necesitan también contribuyen a la resiliencia de la infraestructura dado que mejoran la eficiencia y el acceso. La reconstrucción de la infraestructura de la energía y el agua con fuentes autóctonas de energía elimina para siempre la dependencia con respecto a un punto central de acceso. Por ejemplo, un sistema local distribuido de energía denominado "generación híbrida de energía renovable distribuida in situ", utiliza múltiples tecnologías (Ej.: solar, eólica, geotérmica, hidroeléctrica) que pueden funcionar en conjunto o en forma independiente. Un sistema de tales características no puede ser controlado remotamente, por lo que es ciberseguro. Tampoco requiere de combustible, por lo que una cadena de suministro comprometida deja de ser un problema. Los generadores se pueden combinar con fuentes de energía renovable o almacenada en baterías, o incluso con pequeños generadores de propano o pilas de combustible. Los generadores eléctricos más grandes a base de biomasa residual, hídricos y geotérmicos pueden proporcionar energía las 24 horas por tiempo indeterminado. Estos sistemas pueden operar en todo momento y en todas las condiciones, garantizando el acceso de las personas a la energía y al agua potable proveniente de plantas de tratamiento durante y después de los desastres.

Abordar la pérdida de energía y de acceso al agua a nivel local a través de una planificación cuidadosa de los recursos disponibles en el lugar, especialmente la energía renovable y el agua, para aplicarlos a usos adecuados puede acelerar el proceso de recuperación. Después de un desastre natural, la reconstrucción de la infraestructura de la energía y el agua para que pueda resistir fenómenos meteorológicos extremos no puede basarse en un criterio de corto plazo, sino que debe proveer a la sostenibilidad y el crecimiento a largo plazo de las comunidades.

Priorización de la infraestructura crítica

Al considerar la reconstrucción de las comunidades insulares, es importante recordar que la ejecución apresurada de los esfuerzos de auxilio inmediato puede crear obstáculos no deseados para el crecimiento y la sostenibilidad a largo plazo. Con esto en mente, la primera orden del día para las comunidades insulares es evaluar qué es lo que debe funcionar en todo momento durante un fenómeno climático extremo. Esta infraestructura crítica de agua y energía a menudo puede ser respaldada mediante generación híbrida de energía renovable distribuida in situ.

Las comunicaciones son una de las funciones esenciales más importantes durante las emergencias, incluyendo torres celulares, comunicados del gobierno o cámaras. Los servicios de primeros auxilios tales como la policía, los bomberos y la asistencia médica de emergencia también cumplen funciones esenciales. Otras necesidades incluyen cañerías y bombas de agua, residuos cloacales y combustibles, así como las funciones básicas de las plantas de saneamiento y alcantarillado. Las señales de tránsito, el alumbrado público y la señalización también son fundamentales para prevenir atascos y movilizar de manera expedita los primeros auxilios, los equipos de reconstrucción y demás servicios. Lo mismo aplica a la iluminación y las comunicaciones de los ferrocarriles, puertos y aeropuertos. Si bien los centros de datos tienen múltiples mecanismos de respaldo, muchos de ellos se desconectan debido a que los proveedores de combustible no llegan a tiempo para llenar los tanques de los generadores diésel.

En los edificios, las funciones críticas incluyen la señal inalámbrica de Internet, la telefonía, la seguridad y el funcionamiento de al menos un ascensor. Los quirófanos de los hospitales, los centros de datos en los edificios y las bombas de desagüe para prevenir inundaciones deben funcionar durante los desastres. En climas meridionales y septentrionales donde pueden producirse temperaturas extremas, el funcionamiento de los sistemas de calefacción y refrigeración es esencial para garantizar un confort térmico básico y para proteger la salud de las poblaciones vulnerables.

A nivel comunitario, el suministro eléctrico de ciertos centros comerciales geográficamente dispersos y dotados de cajeros automáticos, refrigeración para alimentos y bombas de combustible ayuda a mantener el funcionamiento de la sociedad civil. A fin de aliviar la carga de los hospitales locales, el suministro eléctrico a centros de atención médica (Ej.: atención primaria, oftalmología y odontología) ubicados en estos centros comerciales puede ayudar a garantizar que los hospitales solo atiendan los problemas de salud más graves. Las escuelas que generen su propia energía eléctrica pueden servir como punto de convergencia para los primeros auxilios o para las personas desplazadas de una comunidad. En situaciones de gravedad extrema, se puede recurrir al uso de una escuela si ésta genera suficiente electricidad para abastecer su oficina, laboratorio de computación, cocina y gimnasio, los cuales representan aproximadamente un tercio de la energía total consumida. En situaciones normales, la escuela reduce drásticamente su gasto en electricidad.

Teniendo en cuenta la importancia del agua para el sustento humano —la mayoría de los humanos perece sin agua por tres o cuatro días, es fundamental que todos estos puntos críticos de convergencia cuenten con reservas de agua potable para el consumo de las personas. Estas reservas se pueden tratar y reutilizar con mecanismos de filtración de respaldo, muchos de los cuales están disponibles en el mercado y pueden funcionar incluso sin necesidad de energía.

En el Caribe, el volumen de precipitaciones durante los meses de lluvia favorece la recolección pluvial aplicada al abastecimiento de la demanda durante períodos secos. Asimismo, otorga a las comunidades y a las personas acceso local a agua limpia, aun durante un desastre. Un mejor uso de recursos hídricos como el agua de lluvia no solo mejora el acceso al agua potable, sino que también reduce la necesidad de procesos de extracción y tratamiento como la desalinización, que demanda mucha energía y produce desechos. Reciclar las aguas residuales para usos que no requieren agua potable, tales como el riego y la descarga de inodoros, puede aliviar aún más la demanda de agua. Las herramientas de gestión de aguas pluviales tales como biozanjas, techos verdes, jardines de lluvia y estanques de retención, pueden mejorar la calidad del agua y mitigar los riesgos de inundación. También ofrecen beneficios adicionales a las comunidades, incluyendo la creación de espacios verdes que las personas pueden utilizar con diversos fines recreativos. Estas medidas, combinadas con el uso eficiente del agua en los edificios, pueden reducir drásticamente la demanda de agua dulce o subterránea. El establecimiento de sistemas comunitarios de suministro y tratamiento del agua también puede ayudar a reducir el desperdicio del agua potable durante el transporte debido a fugas que generan pérdidas por 46 mil millones de litros al día a nivel mundial.

Los métodos aquí presentados no solo ayudan a prevenir y mitigar los efectos de los desastres, sino que también pueden brindar prestaciones todo el año. La reducción de la demanda eléctrica mejora la eficiencia energética, hace que la red central sea más rentable y reduce la congestión de las líneas de distribución. En comunidades insulares como las del Caribe, esto mejora significativamente la capacidad de recuperación de la red eléctrica durante eventos imprevistos tales como desastres y otros cambios inesperados de la oferta y la demanda. Asimismo, una infraestructura energética resiliente aumenta la resiliencia de la infraestructura del agua, el alcantarillado y las telecomunicaciones. De manera similar, al mejorar el acceso confiable al agua mediante su uso eficiente, se reduce la cuantiosa cantidad de energía que se requiere para sanearla y transportarla. Además, permite que incluso las comunidades remotas tengan acceso a agua limpia en todo momento, aun durante y después de los desastres, cuando la falta de agua potable y saneamiento puede provocar la propagación de enfermedades transmitidas por el agua y otras amenazas a la salud pública.

Reconstrucción del sistema

En el caso de la energía eléctrica, en lugar de concentrarse en una sola tecnología, debe recurrirse a la cartera de energía renovable en su totalidad, así como a la generación distribuida híbrida avanzada, mediante el despliegue de sistemas modulares estándares que puedan operar entre sí y cuenten con la posibilidad de realizar diagnósticos a través de la red de Internet. En vez de reconectar un montón de cables, la electricidad puede entregarse a través de redes segmentadas y autorreparables similares a las que se adoptaron en el ámbito de las comunicaciones celulares y del Internet. La planificación de la red y la infraestructura crítica parecen estar evolucionando en piloto automático. Ha llegado el momento de replantear y reorientar las opciones con base en un perfil más práctico y resiliente, en el que las redes estén segmentadas y cada segmento esté compuesto por varias microrredes que combinen y administren la generación, el almacenamiento y la reducción de la carga eléctrica. En los edificios, el calentamiento solar de agua, la iluminación solar y las bombas geotérmicas de calor son capaces de producir energía de manera confiable y rentable. Otras medidas adicionales de alto valor energético pueden reducir drásticamente los costos eléctricos. Cuando se daña una parte del sistema eléctrico, los segmentos y las microrredes restantes pueden aislarse y seguir funcionando.

En el caso del agua, ha llegado el momento de descartar la práctica tendiente a tratar las diferentes escalas y usos del agua como entidades separadas e independientes unas de otras, y adoptar un modelo integrado de gestión que comprenda todo el sistema del agua. Ello implica una visión holística del agua potable, residual, subterránea y superficial, de las medidas de control de inundaciones y de otros factores relacionados con el sistema del agua visto que todos se interrelacionan y no pueden gestionarse adecuadamente en forma aislada. Por ejemplo, los métodos de extracción del agua como la perforación de pozos, realizados sin considerar la cuenca hidrológica en su totalidad, pueden afectar la disponibilidad de agua dulce en lagos, ríos y otras masas de agua superficiales interconectadas. Tener en cuenta estas relaciones antes de actuar puede ayudar a formular soluciones que aborden múltiples problemas en forma simultánea, incluida la calidad y disponibilidad del agua, la gestión del riesgo de inundaciones, la biodiversidad, la energía, la creación de espacios y el desarrollo comunitario.

Si bien hoy en día estas opciones comprobadas y rentables se aplican en Estados Unidos y en muchas partes del mundo, deben integrarse de manera óptima en sistemas regionales más amplios. La educación práctica de ingenieros, arquitectos, urbanistas y personal de compras de sistemas de energía y agua debe comenzar ahora.

Una mirada hacia el futuro en el Caribe

El alivio a corto plazo y la resiliencia a largo plazo en la reconstrucción posterior a un desastre abordan la importancia de la independencia energética e hídrica, especialmente con respecto a los fenómenos climáticos extremos y demás riesgos imprevistos. Hay otras consideraciones a largo plazo que son específicas para el Caribe. Una de las más importantes es el turismo. Los paisajes naturales del Caribe, el sol, las playas y las montañas, siguen atrayendo a muchos visitantes y desempeñan un papel fundamental para el desarrollo de las economías insulares. Mantener el equilibrio entre la demanda de recursos de los visitantes y la necesidad de conservar estos paisajes naturales, que son precisamente los que atraen a los turistas, ha sido un reto. Si bien turistas y residentes tienen intereses distintos con respecto al uso de los recursos, existe un fuerte y creciente interés entre los turistas por el ecoturismo. Además de aumentar la resiliencia, una infraestructura descentralizada y distribuida de energía y agua basada en recursos locales y tecnología limpia puede ser una oportunidad para que las comunidades insulares no solo conserven sus recursos y reduzcan la contaminación y los costos operativos, sino también para imponerse en tanto que líderes del turismo sostenible. En este contexto, las actividades de socorro a corto plazo representan una oportunidad para mejorar la industria hotelera en materia de crecimiento y resiliencia, desempeñando un papel más importante en la planificación de desastres. Ello redunda en una drástica reducción a futuro de los costos operativos y garantiza la preservación de los paisajes naturales que atraen a los visitantes.

Las tecnologías necesarias para que estos cambios ocurran existen y son económicamente viables en una gama extremadamente amplia de aplicaciones. No se utilizan ni se integran debido al desconocimiento general acerca de la integración del sistema y las pautas modernas de compras. Se requieren herramientas prácticas regionales y de planificación del uso de la tierra, y hace falta fomentar la educación general y específica. Las localidades necesitan ampliar la capacitación y la educación en una variedad de niveles para que los encargados de adoptar decisiones de gobierno, financieras y empresariales puedan formular las preguntas correctas y estar abiertos a adoptar tecnologías de última generación que impulsen el crecimiento resiliente adecuado de cada comunidad.

 

Por Scott Sklar, Profesor Adjunto, Universidad George Washington, Presidente, The Stella Group, Ltd (solarsklar@aol.com), y Hyon K. Rah, Profesor Adjunto, Universidad del Distrito de Columbia, Principal, RAH Solutions LLC, M.Arch, M.Sc, LEED AP, Env SP, Auditor Acreditado de Green Globe (hyon@rah.solutions)