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La Clave | El complejo mundo de los puertos 2
Infraestructuras para los puertos del siglo XXI
Francisco Esteban Lefler
Ingeniero de caminos, canales y puertos. Presidente de The World Association for Waterborne Transport Infrastructure (PIANC).
La infraestructura constituye el soporte físico de toda la actividad portuaria; determina la máxima capacidad de un puerto y las limitaciones a su conectividad terrestre, factor esencial de la intermodalidad. La disponibilidad de suelo de los puertos, normalmente limitada, condiciona su capacidad de hacer frente a los retos actuales de forma competitiva.
Los puertos están hoy sometidos a un proceso de cambio determinado por cuatro transiciones: la climática, la energética, la medioambiental y la digital, que implican retos y oportunidades y requieren superar conceptos tradicionales del diseño.
Las grandes infraestructuras portuarias conllevan una larga tramitación desde las fases iniciales de planificación. Las autorizaciones medioambientales, de proyecto, de construcción, y de entrada en servicio llevan muchos años, y a ello le sigue una larga vida útil. Sin embargo, los barcos suelen estar navegando al cabo de muy pocos años de su orden de ejecución, y los medios de manipulación de mercancías tienen plazos de entrada en servicio más breves. Por tanto, la certeza fundamental del inicio de proceso de planeamiento es que la infraestructura va a servir a barcos y a procedimientos de explotación que probablemente aún no existen, y ni siquiera hayan sido concebidos. Ello exige que la planificación pueda adaptarse a los cambios durante el largo proceso que lleva a la entrada en servicio. Esto colisiona con la rigidez que imponen, por ejemplo, las autorizaciones medioambientales.
A lo largo de la vida útil de las infraestructuras se producirán cambios en la operación que requerirán su adaptación. Este entorno de cambio, cada vez más rápido e incierto, requerirá probablemente una revisión del rígido marco concesional.
Elementos medioambientales
El medio natural en el que se ubican los puertos —el litoral, los estuarios o los ríos— es un medio vulnerable, de equilibrio frágil, que demanda una especial consideración, la búsqueda de soluciones basadas en la naturaleza y alcanzar el difícil equilibrio que asegura el desarrollo sostenible.
También el medio humano, urbano y rural, es fundamental. Hoy en día no cabe pensar en desarrollos portuarios relevantes —ni siquiera en los dragados periódicos de mantenimiento— sin un apoyo social generalizado. Por ello, los aspectos de comunicación con los grupos de interés en un marco de transparencia constituyen una necesidad desde el inicio de los proyectos. Las infraestructuras portuarias han de responder al concepto más estricto de sostenibilidad, que viene determinado por el equilibrio entre sus tres pilares: el medioambiental, el social y el económico.
PIANC postula su filosofía Working with Nature (Trabajando con la naturaleza) para abordar los proyectos relevantes. Equivale a aproximaciones similares de algunos países como los Estados Unidos o los Países Bajos. Esta filosofía (PIANC, 2018) se basa en la consideración simultánea, desde el inicio, de las necesidades derivadas de la actividad portuaria y de las condiciones medioambientales, así como en la participación temprana de las comunidades, con el objetivo de alcanzar soluciones simultáneamente beneficiosas para el puerto, el medio natural y la sociedad.
La Clave
Trabajando con la Naturaleza (WwN)
Iniciativa internacional de la PIANC para promover un enfoque proactivo e integrado en proyectos de infraestructura de navegación sostenible.
Minimizar el consumo de recursos naturales es también un objetivo. La contribución a la economía circular de las infraestructuras portuarias debe fomentar la reutilización de estructuras, materiales y residuos, aunque se requieran tratamientos de mejora de los materiales, o el confinamiento.
Resiliencia
Desde el punto de vista de las infraestructuras portuarias, este término, polisémico y sobreutilizado, debe entenderse como la capacidad de soportar sobrecargas ocasionales y recuperar rápidamente el estado y la función al cesar la acción, así como de responder con modos de fallo graduales y no frágiles a cargas superiores a las de diseño. La resiliencia es una cualidad esencial en un medio en el que los fenómenos naturales extremos son cada vez más frecuentes e intensos.
La resiliencia no es un resultado estático, sino una capacidad fruto de un proceso continuado. Requiere cuatro etapas: preparación y anticipación al daño; soportar daños y pérdidas durante la disrupción (el objetivo de daño cero no es siempre viable); recuperación rápida de la actividad; y la adaptación para el futuro en mejores condiciones que las iniciales (PIANC, 2020).
La resiliencia es esencial para hacer frente a los fenómenos extremos de corto plazo. Tanto a fenómenos meteorológicos (temporales, huracanes, tornados…) como a otros fenómenos naturales (terremotos o maremotos) además de pandemias, vertidos y otros desastres ambientales, crisis geoestratégicas (Suez, Ucrania…), terrorismo, ciberataques, etc. Asimismo es necesario considerar los fallos en cascada susceptibles de provocar grandes daños cuando actúan diversas solicitaciones. Existen ejemplos de ellos en el huracán Sandy (2012), y el terremoto y tsunami del este de Japón (2011).
Resulta deseable implantar una estrategia de evaluación de la resiliencia de las infraestructuras existentes para poder planificar su adaptación a los cambios en curso.
Cambio climático
El proceso de cambio climático requiere actuar con estrategias de mitigación y de adaptación. La mitigación del cambio implica la descarbonización y la reducción o eliminación de emisiones. Demanda exigencias específicas en materia de infraestructuras, tanto energéticas como relacionadas con los combustibles del futuro, que suponen importantes retos para los puertos.
La descarbonización no solo se aplica al transporte marítimo, sino también a las propias infraestructuras. Tanto a los procesos constructivos como al diseño de soluciones con menor huella de carbono. Por ejemplo, es el momento de pensar cuándo soluciones con gran consumo de hormigón —como el caso de los diques en talud formados por dos capas de bloques cúbicos— deben dejar paso a soluciones más sostenibles, basadas en elementos monocapa con resistencia por efecto de forma.
La adaptación, inevitable, exige dotar las infraestructuras de resiliencia y una eficiente gestión de las inversiones a lo largo del tiempo (PIANC, 2024). Debe responder a un proceso planificado (PIANC, 2020b) que requiere la consideración de las numerosas incertidumbres del proceso (PIANC, 2022). Entre estas incertidumbres están las de los propios modelos climáticos a largo plazo, esto es, las del paso de modelos globales a escala local —a pesar de la progresiva y rápida mejora de estos modelos—; la cuantificación del efecto real de las reducciones de las emisiones de carbono, y el impacto de los cambios socioeconómicos. Es preciso hacer un seguimiento de los modelos, de la evolución local de los parámetros fundamentales y sus efectos, la instrumentación de las infraestructuras, y la adecuada gestión de las predicciones climáticas.
El proceso para conseguir infraestructuras resilientes incluye todas las etapas del ciclo de vida, desde el inicio de la planificación. Como las políticas de daños cero son económicamente inviables, es necesario planificar para las consecuencias del fallo. Ello requiere una ingeniería de visión amplia que combine medidas estructurales y no estructurales, a corto y a largo plazo.
El proceso de diseño tradicional queda superado por la complejidad de la situación y las fuentes de incertidumbre actuales
Son medidas estructurales típicas: diseñar para un fallo dúctil, controlado y progresivo, no catastrófico; diseñar los elementos críticos con redundancia y, a veces, introducir elementos fusibles de fácil sustitución o reparación. Entre las medidas no estructurales cabe considerar la identificación de activos y zonas vulnerables; la formulación de planes de contingencias que incluso definan los instrumentos de gobernanza en situaciones de crisis; el establecimiento de umbrales de actuación para cada acción; y la implantación de sistemas de alerta temprana.
Es necesario evitar los errores de adaptación, tales como subestimar la velocidad de cambio de los parámetros climáticos y su opuesto, que es el sobredimensionar incurriendo en excesos de costes. Las incertidumbres existentes recomiendan diseñar estructuras que admitan el recrecido y el refuerzo, incluyendo la identificación de umbrales de acción y de procesos de monitorización, racionalizando las inversiones en el tiempo y evitando inmovilizados innecesarios a largo plazo, sobre cuya necesidad todavía no hay certeza razonable. Esto permite fundamentar las progresivas inversiones en previsiones más certeras a un horizonte temporal más próximo.
Criterios de diseño
Incertidumbre es el término —no exento de ambigüedad— que mejor describe la situación actual. Encuestas realizadas por la IAPH (International Association of Ports and Harbors) y otras organizaciones, así como las conclusiones de varios grupos de trabajo de PIANC ponen de manifiesto la percepción de que, en las últimas décadas, muchos puertos experimentan fenómenos climáticos extremos con mayor frecuencia e intensidad. Ello pone en cuestión el procedimiento tradicional de diseño de las infraestructuras frente a las acciones del clima (oleaje, vientos, corrientes y el propio nivel del mar). Hasta ahora hemos partido de distribuciones estadísticas de los parámetros elaboradas con datos obtenidos en el pasado, y hemos asumido la hipótesis de que el clima permanecerá constante en el tiempo. Sin embargo, esta hipótesis parece cuestionada por la realidad, y hoy en día es objeto relevante de estudio. Ya sea porque el clima es variable por razones naturales, por la acción antrópica o por ambas circunstancias a la vez, resulta inseguro continuar actuando de la misma forma. Es recomendable asumir, por tanto, que las distribuciones estadísticas, medias y extremales, de los parámetros climáticos no son estacionarias, sino que varían con el tiempo.
Es necesario incorporar al proceso de diseño las demás cuestiones antes planteadas, en especial la necesidad de resiliencia. Ello requiere el análisis de sensibilidad de las soluciones a las condiciones representativas tenidas como datos de partida; la consideración e integración de la forma de fallo en el proceso de diseño, proporcionando ductilidad y evitando roturas frágiles; la previsión de refuerzo y recrecido de las obras; la evaluación de la respuesta de la estructura más allá de las condiciones de diseño; la combinación de medidas estructurales con medidas no estructurales; la integración de la seguridad en la operación desde la concepción de las estructuras; la dotación de redundancias; y la formulación de planes de monitorización de las variables fundamentales y de las propias estructuras.
El proceso de diseño tradicional —basado en el establecimiento de un conjunto de solicitaciones y un nivel de fiabilidad frente a ellas, persiguiendo la solución de mínimo coste de construcción a partir de métodos analíticos o de modelización matemática y física— queda superado por la complejidad de la situación y las fuentes de incertidumbre actuales. Esto no invalida las herramientas de diseño y las ecuaciones de verificación, sino que introduce nuevos factores que dan más relevancia al propio proceso de concepción de las obras. Es una demanda de incorporación de un conjunto más amplio de puntos de vista, que incluyen criterios de gobernanza y gestión de crisis, y de preparación para las emergencias.
En lo que se refiere al proceso de cálculo y verificación, hemos de saludar con esperanza el proyecto de Eurocódigo PrEN 1991-1-8 Acciones del Oleaje y Corrientes sobre Estructuras Costeras que —todavía sometido a un proceso complejo dada la especificidad de las solicitaciones climáticas— tiene por objeto proporcionar métodos para determinar las solicitaciones, abriendo el camino al uso generalizado del formato de los eurocódigos en coeficientes parciales para las actividades normales de diseño de las obras portuarias y costeras.
Las transiciones en el sector y las infraestructuras
Las transiciones en curso en el sector suponen un conjunto de retos y oportunidades para los puertos, y tienen evidentes repercusiones en el campo de la infraestructura. La transición energética afecta a las propias infraestructuras, a los equipos portuarios y a los barcos, y está ligada a la descarbonización. La transición energética en edificios, vehículos e instalaciones es la más convencional y cuenta con soluciones contrastadas. Los nuevos edificios pueden ser de cero emisiones y autosuficientes en materia energética y en los edificios existentes se pueden alcanzar grandes mejoras mediante la rehabilitación sostenible. Las flotas de automóviles de movimiento interno son un campo de aplicación ideal para la movilidad eléctrica. Pero la fuente de mayor demanda es la actividad específicamente portuaria. La generalización del empleo de energías renovables es una cuestión a la que, con frecuencia, es difícil o imposible dar respuesta dentro del suelo portuario, habitualmente limitado. Las alternativas dependen del caso concreto, pero suelen pasar por la integración, parcial o total, del puerto en redes generales alimentadas con fuentes de generación de energías renovables externas.
Una de las oportunidades que el mundo de las energías renovables proporciona a los puertos es el apoyo a la construcción y operación de parques eólicos marinos mediante terminales especializadas. Los tiempos de tramitación, habitualmente prologados, de las grandes infraestructuras portuarias hacen que los puertos que cuentan con una línea de atraque y con suelo disponible tengan lógicas ventajas, ya que requieren obras de adaptación más sencillas.
La demanda de infraestructuras para nuevos combustibles, de emisiones bajas o nulas, constituye también un conjunto de retos y oportunidades. Las posibilidades de albergar instalaciones de producción dependen de la disponibilidad de terrenos adecuados en los puertos. En lo relativo al suministro al buque o bunkering, concluidos los tiempos en que cada problema tenía una solución única, hemos de admitir la coexistencia de diversos tipos de combustible (hidrógeno, metanol, amoníaco…), que servirán a diferentes tipos de tráfico marítimo. Estos combustibles presentan diferentes características físicas, distintos condicionantes de seguridad, e incluso incompatibilidades entre sí. Es clave para el futuro de los puertos la apuesta estratégica por unos u otros, ya que no muchos puertos cuentan con la capacidad necesaria para proporcionar una amplia oferta.
El suministro eléctrico a los buques desde el muelle (onshore power supply) —también importante desde el punto de vista de la calidad del aire en las ciudades portuarias— se enfrenta a retos importantes, como son el alto coste de inversión, el fuerte incremento de demanda eléctrica que suponen, y sus requisitos de seguridad específicos. Por otra parte, está también la cuestión de si su demanda seguirá siendo la misma una vez se generalicen combustibles sin emisiones.
Finalmente, la transición digital es una necesidad evidente y una fuente de oportunidades. La integración de la cadena logística intermodal y la monitorización en la gestión de la operación portuaria y de la propia infraestructura constituyen importantes oportunidades. No obstante, el éxito requiere vencer riesgos, como el de la digitalización «por silos», con sistemas incomunicados entre sí. La digitalización ha de responder a un plan estratégico específico que considere de manera prioritaria la necesidad de una ciberseguridad robusta.
En definitiva, el sector se enfrenta a un espacio de incertidumbre, lleno de retos y oportunidades. Ello exige actuar fuera de la zona de confort, en un entorno de pocas certezas, que demanda liderazgo, motivación y una continuada colaboración intra- y extraportuaria, nacional e internacional, como parte del camino de éxito.
Referencias
1
PIANC (2018). EnviCom WG 176-2018 Guide for Applying Working with Nature to Navigation Infrastructure Projects. Bruselas: PIANC.
2
PIANC (2020). EnviCom TG 193-2020 Resilience of the Maritime and Inland Waterborne Transport System. Bruselas: PIANC.
3
PIANC (2020b). EnviCom WG 178-2020 Climate Change Adaptation Planning for Ports and Inland Waterways. Bruselas: PIANC.
4
PIANC (2022). EnviCom PTGCC TN1-2022 Managing Climate Change Uncertainties in Selecting, Designing and Evaluating Options for Resilient Navigation Infrastructure. Bruselas: PIANC.
5
PIANC (2024). EnviCom PTGCC 2-2024 Climate Change Costs to Ports and Waterways: Scoping the Business Case Assessment for Investment in Adaptation. Bruselas: PIANC.