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Red iberoamericana para el monitoreo y pronóstico de fenómenos hidrometeorológicos - Curso Internacional de capacitación sobre Fundamentos para el monitoreo y pronóstico de

fenómenos hidrometeorológicos. Santo Domingo (República Dominicana). Julio de 2005. http://hercules.cedex.es/hidraulica/PROHIMET/

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SEGUROS PARA MITIGACIÓN DE INUNDACIONES

Eduardo Mario Mendiondo1, Julian Margarido Righetto1, Juliana P. M. de Andrade1

1 Depto. Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de Sao Carlos, Universidade de São Paulo;

SHS/EESC/USP. Cx P.359. CEP 13566-590. São Carlos, SP. Brasil.

e-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected] ; web: http://www.shs.eesc.usp.br

Resumen

Este trabajo relaciona factores de previsión hidrológica con la aplicación de seguros

específicos para riesgos de inundaciones. Se introduce el esquema conceptual de gestión

de riesgo de inundaciones, donde se identifican los principios, las orientaciones y las

acciones asociadas. Con este esquema, son explicados los métodos de modelos de

seguros para riesgos de inundaciones. Se comenta un ejemplo de aplicación a partir de

datos en cuenca experimental en Sao Carlos, Brasil. A seguir, se presenta el concepto de

sistema de alerta temprana en la previsión de lluvias y crecidas respectivas. La discusión

analiza los alcances y limitaciones de esta metodología para la previsión

hidrometeorológica y prevención de daños en cuencas iberoamericanas.

Palabras clave

Previsión de Inundaciones, Riesgos, Modelos de Seguro, Sistemas de Alerta Temprana

1. INTRODUCCIÓN

La gestión de riesgo para inundaciones trata de la integración de principios guías y

prioridades en la investigación de crecidas que afectan a las principales ciudades

iberoamericanas. Los ciclos de pobreza debido a las inundaciones tienen su raíz en

la falta de integración de criterios que ocurren con anterioridad, durante o después

de las crecidas, cuyos costos son característicos (Mendiondo, 2005).

Costos asociados (US$. hab-1.m-2)

Principio (círculo externo, Ilustración 1)

Etapa de la inundación Min. Max. Mediana Total

Acción (intersección de elipses, Ilustración 1)

Preparación para el riesgo hídrico "antes" 1 5 2 2

Sistema de alerta: “nowcasting”, pronóstico

Contingencia del riesgo/desastre "durante" 5 15 9 9

Protección: planos de contingencia

Infraestructura de apoyo "después" 10 35 19

Rehabilitación y reconstrucción

Control de crecidas "después" 25 60 39 58

Obras hidráulicas.

Tabla 1: Costos de las acciones de la gestión del riesgo de inundaciones.



2

América Latina tiene comprometido más del 2 % del Producto Bruto Interno y más

del 15 % de su recaudación de impuestos por la falta de gestión del riesgo de las

inundaciones. Escenarios hasta el año 2050 indican que hay criterios por políticas

públicas que aseguran ahorro de divisas al contemplar esta gestión de riesgo y su

forma de transferirlo adecuadamente. En la Ilustración 1 aparece el esquema

conceptual de la gestión del riesgo y la identificación del seguro para crecidas.

Ilustración 1: El concepto de la gestión del riesgo de inundaciones, relacionada con las orientaciones de estimación de crecidas (círculo interno) y rodeado por principios básicos de desastres hídricos (círculo externo). Los ciclos de pobreza ligados a las inundaciones ocurren no sólo al inexistir principios u orientaciones claras para los interesados, sino también cuando no hay integraciones de acciones durante la tomada de decisión de las políticas públicas (intersección de elipses). Fuente: Mendiondo (2005)

Infra-estructura y logística (diagnóstico)

Preparación para el riesgo hídrico (adaptación frente a la inundación)

Transferir el riesgo (seguro & zonificación)

Gestión del riesgo hídrico

Prever el riesgo hídrico

Integrar sistemas de informaciones

(Re)identificar el riesgo hídrico

Investigar las inundaciones Analisar el

riesgo hídrico

Sistema de alerta (“antes de la inundación”)

Contingencia y Protección (“durante de la inundación”)

Recuperación (“después de la inundación”) Integración

Gestión de desastres de inundaciones (medidas sostenibles)

Control de desastres de inundaciones (espacios seguros)



3

2. MODELOS DE SEGUROS PARA INUNDACIONES

Modelos de seguros para crecidas y consecuentes anegamientos e inundaciones

son descriptas por Righetto y Mendiondo (2005) y analizado en detalle por Righetto

(2005). Los modelos de seguro contra crecidas hacen uso etapas como: 1)

identificación del premio inicial, tasa de interés, máximo valor del fondo del seguro y

masa de asegurados; 2) simulaciones sintéticas de escenarios para diferentes

tiempos de retorno ante ocurrencia de crecidas; 3) optimización de premios, 4)

análisis de sensibilidad para diferentes coberturas de seguro. Los pasos son

presentados en la Tabla 2.

Nombre Definición

Premio inicial (P) Cantidad inicial a pagar para contratar un seguro, sin optimización

Tasa de Interés (i) Tasa de interés anual medio (%)

Intervalo Paso de tiempo (año) de una serie sintética de ocurrencias anuales

Probabilidad (Q<Q*) Probabilidad de ocurrencia (0,1) de una variable aleatoria con distribución pre-establecida

Tiempo de Retorno Recurrencia anual; Tr = [1-Prob(Q<Q*)] – 1

Volumen de inundación

Existen dos opciones: 1) como función de inventario regional; 2) Por simulación hidrológica.

Altura de inundación Nivel del agua función del evento hidrológico y/o del tiempo de retorno.

Pérdidas Costos asociados al área de influencia de la inundación

Indemnización Valores a pagar en función del fondo de seguro y pérdidas

Premio a pagar Valor del premio a ser optimizado

Fondo del Seguro S(t) = S(t-1)(1+i) + P(t) – Indemnización(t)

Función objetivo Minimizar (Premio), sujeto a:

Premio >=0; Suma (Perd.-Indem.+Premio)>=0

Tabla 2: Variables del modelo de seguro para Inundaciones. Adaptado de Righetto y Mendiondo (2005).



4

3. EJEMPLO DE APLICACIÓN

Se muestra una aplicación del modelo de seguro contra crecidas en la cuenca piloto

experimental del Arroyo Gregorio en Sao Carlos, SP, Brasil. La cuenca total tiene un

área de drenaje de 19 km2, y el área hasta el Micro Centro Comercial de Sao Carlos

es de aproximadamente 13 km2 (Ilustración 2). Las crecidas en el micro-centro son

recurrentes a lo largo del Siglo XX (Ilustración 3).

Ilustración 2 - Cuenca Piloto de aplicación del modelo del seguro para inundaciones

Ilustración 3– Vista instantánea hacia “aguas-abajo” del área inundada el 30 de enero de 2004 en cuenca del Arroyo Gregorio, Mercado Municipal de Sao Carlos, SP, Brasil. Los puntos indican el desborde momentáneo.



5

3.1 Percepción de las pérdidas de crecidas

La percepción de disponibilidad del premio a pagar es relacionado con pérdidas de

los impactos por crecidas, conforme aparece en la Ilustración 4 y la dispersión de la

percepción del daño para diferentes momentos después de la crecida (Ilustración 5).

0

50

100

150

200

250

300

0 50000 100000 150000Patrimonio en mercaderias (R$)

Dis

poni

bilid

ad a

pag

ar d

e un

pre

mio

(R$) Muestra obtenida inmediatamente después

de la ocurrencia de la inundaciónCurva de ajuste

Ilustración 4 – Relación entre patrimonio de mercaderías (abscisas) y disponibilidad a pagar un seguro.

Ilustración 5: Variación de respuestas de percepción por pérdidas de inundaciones en cuenca urbana experimental, Sao Carlos, Brasil. La dispersión de respuestas disminuye con el tiempo. Fuente: Righetto (2005)

R2 = 0.7352

0

5000

10000

15000

0 50000 100000 150000 200000Valor de Patrimonio (R$)

Pérd

idas

por

Inun

daci

ones

(R$)

Respuestas obtenidasinmediatamente después deocurrir la inundaciónRespuestas obtenidasalgunos meses después dela inundaciónPolinômio (Respuestasobtenidas algunos mesesdespués de la inundación)



6

3.2 Simulaciones de escenarios para tiempos de retorno

La curva de pérdidas por crecidas es obtenida por análisis de caudales para

diferentes tiempos de retorno. Esto es obtenido de dos maneras: a) por inventario

regional de caudales de diseño, o b) por simulación de cada escenario de ocurrencia

de eventos extremos. En la Ilustración 6 aparecen, como ejemplo, los histogramas e

hidrogramas de diseño para tiempos de retorno de 2 y 50 años. Para varios tiempos

de retorno, es posible construir la curva de caudales máximos (Ilustración 7), de

alturas críticas (Ilustración 8) y la correspondiente curva de pérdidas (Ilustración 9).

Ilustración 6 –Hidrogramas de diseño de Tr= 2 y 50 años de cuenca experimental para curvas de pérdidas

Caudal Máximo Específico

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo de Retorno (años)

Cau

dal M

áxim

o E

spec

ífico

(m

3/s/

km2)

Ilustración 7 – Caudales máximos para diferentes tiempos de retorno en la cuenca experimental de 13 km2.



7

Riesgo de Inundación

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

1 10 100 1000Tiempo de Retorno (Años)

Altu

ra d

e In

unda

ción

(m)

Ilustración 8 – Alturas máximas de inundación para diferentes tiempos de retorno en cuenca experimental

Pérdidas por Inundación

1000

10000

100000

1 10 100 1000Tiempo de Retorno (Años)

Pér

dida

Loc

aliz

adas

en

func

ión

del Á

rea

de C

uenc

a (U

SD/k

m2)

Ilustración 9 – Pérdidas de inundación para diferentes tiempos de retorno en cuenca experimental



8

3.3 Optimización de premios de seguro.

En la Ilustración 10 aparecen cuatro primeras simulaciones de escenarios de 50

años para un premio inicial de R$ 300.000/año, con las optimizaciones respectivas.

En la Ilustración 11, aparecen 30 simulaciones para ese premio inicial, donde se ve

la diferencia entre premio inicial y valor medio de premios optimizados por escenario.

Ejemplo de Evolución del Fondo del Seguro conforme Simulaciones

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Intervalo de Tiempo (años)

Fond

o de

l Seg

uro

(t)

Simulación #1; Pr.Ópt.=R$137.524Simulación #2; Pr.Ópt.=R$300.000Simulación #3; Pr.Ópt.=R$300.000Simulación #4; Pr.Ópt.=R$268.000

Ilustración 10: Ejemplo de evolución del fondo del seguro para inundaciones a partir de las cuatro primeras simulaciones da Ilustración 4. Cada premio óptimo corresponde a una diferente simulación del fondo.

Optimización del Premio del Seguro para Inundaciones

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Simulación #

Pre

mio

(U

SD

)

Premio optimizado por simulaciónMedia de los Premios OptimizadosPremio no Optimizado (inicial)

Ilustración 11- Optimización de la cobertura del seguro de inundaciones para 30 simulaciones en cuenca urbana experimental de 13 km2, Sao Carlos, Brasil.



9

3.4 Análisis de sensibilidad de premios optimizados

Sirve para evaluar el criterio de eficiencia del fondo del seguro. La Ilustración 12

muestra una síntesis para adaptar el valor del premio con la capacidad de pago para

diferentes coberturas. Para cada tipo de cobertura, el fondo del seguro genera

retornos de largo plazo (commodities) que se obtienen de la diferencia entre el

premio pre-fijado (no optimizado) y el premio medio optimizado de simulaciones. El

fondo de seguro puede acumular capital y obtener retorno de largo plazo (Ilustr.13).

0

20

40

60

80

100

120

1.7 2.2 2.5 2.7 2.8 3.0

Premio de seguro (USD/km2)

Reto

rno

(%)

0

20

40

60

80

100

120

Efic

ienc

ia d

e si

mul

ació

n (%

)

Eficiencia del Fondo del Seguro

Retorno del Premio

Ilustración 12- Eficiencia del seguro de inundaciones urbanas para distintas coberturas de premios.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100

Eficiencia del Premio (%)

Efic

ienc

ia d

el F

ondo

del

Seg

uro

(%)

Ilustración 13- Curva característica de rendimiento del seguro para inundaciones. Muestra la relación entre el retorno marginal del premio (abscisas) con la eficiencia de rendimiento de largo plazo de la simulación de escenarios del fondo del seguro (ordenadas).



10

4. MODELOS DE SEGUROS INTEGRADO AL SISTEMA DE ALERTA

Los modelos de seguros pueden ser integrados a los sistemas de alerta temprana de

crecidas (ilustración 14 e ilustración 15), para analizar la estimación de cuencas sin

datos (Sivapalan et al, 2003).

Niveles de Alerta de Inundaciones a partir de Permanencia Regional de Crecidas

0

1

2

3

4

5

6

0.001 0.01 0.1 1 10 100Probabilidad (%)

Cau

dal E

spec

ífico

(m

3/s/

km2) "Alerta roja": muy alto peligro

"Naranja": alto peligro

"Amarillo": moderado pelibro

"Azul": bajo peligro

"Alerta negra": desastre inminente

Ilustración 14: Ejemplo de alerta ante riesgo de inundaciones regionalizadas para cuencas urbanas. Fuente: FINEP CT-HIDRO 01.02.0086.00 www.planodiretorbus.hpgvip.com.br (Mendiondo, 2005).

6-Nov-2003 CT-Hidro 01.02.0086.00www.shs.eesc.usp.br

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Intervalo de tempo (10 min.)

Inte

nsid

ad d

e llu

via

(mm

/h)

0

2

4

6

8

10

12

14

Cau

dal (

m3/

s)

lluvia prevista 'nowcasting'lluvia observadacaudal previstocaudal observado

Ilustración 25 – Ejemplo de previsión de lluvias y caudales para un sistema de alerta en cuenca experimental urbana en Sao Carlos, SP, Brasil. (Andrade, 2005):



11

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

El trabajo muestra ejemplos de seguros contra crecidas a partir de la gestión del

riesgo de inundaciones, usado en una cuenca experimental y con características de

replicación a partir de simulación hidrológica. La metodología permite integrar

modelos de seguros con sistemas de alerta en cuencas sin datos y ofrecer

elementos de auxilio para tomadores de decisión interesados en el pronóstico

hidrometeorológico. Se recomienda que las simulaciones de escenarios puedan

integrarse a vectores de cambio de uso de suelo y tasas de urbanización histórica

(ver Ilustración A-1 e Ilustración A-2), lo que sirve para distinguir efectos de

impermeabilización futura en la obtención de premios optimizados.

6. AGRADECIMIENTOS

Los datos y referencias del trabajo provienen del convenio 01.02.0096.00 FINEP-CT-HIDRO, FIPAI, EESC/USP, DAEE-SP y CNPq: “Experimento piloto de gerenciamento integrado de cuencas urbanas para el Plan Maestro de Sao Carlos”, disponible en www.planodiretorbus.hpgvip.com.br y www.shs.eesc.usp.br/laboratorios/hidraulica, y auxilio de CNPq-PQ 301491/2003-8 de “Sistema de Alerta Anticipado de Cheias”. Los autores agradecen al Dr. A. L. Aldana Valverde, CEDEX, España, Coordinador de la Red Temática PROHIMET del Programa CYTED, por el apoyo recibido en el “Curso Internacional de Capacitación sobre Fundamentos para el Monitoreo y pronóstico de fenómenos hidrometeorológicos”, realizado en Santo Domingo, Rep. Dominicana, Julio de 2005.

7. REFERENCIAS

– Andrade, J. P. M. de (2005) Protocolo para um sistema de alerta antecipado para inundacões em áreas urbanas, Plano Qualificação,PPG-SHS/EESC/USP, Sao Carlos, SP, Brasil.

– Mendiondo, E. M. (2005) Flood risk management of urban waters at humid tropics: early-warning, protection and rehabilitation, Invited paper presented at UNESCO IHP-VI Programme “Workshop of urban waters in Humid Tropics”, Foz de Iguazu, Brazil, April 2005.

– Mendiondo, E. M., Peres, R. B., Ohnuma Jr., A. A., Benini, R. (2004) Metodologia simplificada de cenários de planejamento para a recuperação ambiental de bacias hidrográficas urbanas, In: XXI Congr. Latinoam. Hidráulica, IAHR-AIPH, São Pedro, SP, Brasil, Anales.

– Righetto, J. M. (2005) Modelo de seguros para riscos hidrológicos no contexto do manejo integrado de bacias, Diss. Mestr. PPG-SEA Ciencias Eng. Ambiental, EESC/USP, 92p.

– Righetto, J. M., Mendiondo, E. M. (2005). Modelos contra crecidas, In: VI Encuentro Nacional de Aguas Urbanas, Belo Horizonte, MG, Brasil, Anales (en portugués)

– Sivapalan, M., K. Takeuchi, S. Franks, V. Gupta, H. Karambiri, V. Lakshmi, X. Liang, J. J. McDonnell, E. Mendiondo, P. O'Connell, T. Oki11, J. Pomeroy, D. Schertzer, S. Uhlenbrook, E. Zehe (2003). PUB 2003-2012: Shaping an Exciting Future for the Hydrological Sciences. Hydrol. Sci. Journal, 48(6), 857-880.



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Ilustración A-1: Detalle del aumento de exposición al riesgo hídrico en una gran metrópolis iberoamericana: São Paulo (más de 15 millones de habitantes). Izquierda (año 1930): ríos con meandros, valles de inundación no habitados, lagos, inundaciones estacionales; derecha (año 2003): río rectificado, con canal estrecho, avenidas sin vegetación, falta de valles, alta especulación inmobiliaria e fuerte impermeabilización. Fuente: Jornal “Folha de São Paulo (2004)”.

Año 1962 Año 1972 Año 1998

Ilustración A-2- Ocupación de valles y exposición al riesgo hídrico en nacientes de arroyo urbano en ciudad iberoamericana mediana: São Carlos (200.000 habitantes). Fuente: Mendiondo et al (2004).

1 km

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