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Número 656, septiembre de 2024
Acerca de la portada. Dirección de Difusión CAEM/SAGUA
Dirección General de Operaciones y Atención a Emergencias.
Dirección General
Ascensión Medina Nieves
Consejo Editorial del CICM
Presidente
Mauricio Jessurun Solomou
VicePresidente
Alejandro Vázquez López
consejeros
Felipe Ignacio Arreguín Cortés
Enrique Baena Ordaz
Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.
4 PREVENCIÓN / RECUPERACIÓN TRAS EL PASO DEL HURACÁN OTIS / HÉCTOR BECERRIL Y COLS.
/ LA INFRAESTRUCTURA PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA EN MÉXICO /
DIÁLOGO / IDENTIFICAR TECNOLOGÍAS PARA ABORDAR LOS PROBLEMAS CENTRALES DEL PAÍS / LUIS ENRIQUE MAUMEJEAN NAVARRETE
TEMA DE PORTADA / PREVENCIÓN / CHALCO: UN PROBLEMA PREVISIBLE / ILDEFONSO LÓPEZ GONZÁLEZ
Luis Fernando Castrellón Terán
Esteban Figueroa Palacios
Carlos Herrera Anda
Manuel Jesús Mendoza López
Luis Montañez Cartaxo
Juan José Orozco y Orozco
Javier Ramírez Otero
Jorge Serra Moreno
Óscar Solís Yépez
Óscar Valle Molina
Alejandro Vázquez Vera
Miguel Ángel Vergara Sánchez
Dirección ejecutiva
Daniel N. Moser da Silva
Dirección editorial
Alicia Martínez Bravo
Coordinación de contenidos
Ángeles González Guerra
Diseño
Diego Meza Segura
Dirección comercial
Daniel N. Moser da Silva
Comercialización
Laura Torres Cobos
Difusión
Bruno Moser Martínez
Dirección operativa
Alicia Martínez Bravo
Realización
HELIOS comunicación
+52 (55) 29 76 12 22
/ ENERGÍA SOLAR EN MÉXICO, UNA PERSPECTIVA INTEGRAL / PAULINA BECK Y
AGUAS SUBTERRÁNEAS / COSTOS PARA SUMINISTRAR AGUA POTABLE DESALINIZADA DE POZOS
IC Ingeniería Civil, año LXXIV, número 656, septiembre de 2024, es una publicación mensual editada por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Camino a Santa Teresa número 187, colonia Parques del Pedregal, alcaldía Tlalpan, C.P. 14010, Ciudad de México. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, helios@heliosmx.org
Editor responsable: Ing. Ascensión Medina Nieves. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2011-011313423800-102, ISSN: 0187-5132, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido número 15226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso Sepomex número PP09-0085. Impresa por: Ediciones de la Sierra Madre, S.A. de C.V., 8 de Septiembre 42-2, col. Daniel Garza, alcaldía Miguel Hidalgo, CP 11830, Ciudad de México. Este número se terminó de imprimir el 31 de agosto de 2024, con un tiraje de 4,000 ejemplares.
Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.
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Costo de recuperación $60, números atrasados $65. Suscripción anual $625. Los ingenieros civiles asociados al CICM la reciben en forma gratuita.
Mejor calidad de energía, menor riesgo operativo
La actualización del Código de Red 2.0 redefine la calidad energética, imponiendo normas estrictas para evitar la degradación del sistema eléctrico. Empresas que no cumplan con estas disposiciones enfrentan riesgos operativos, como la reducción en la vida útil de equipos y la pérdida de eficiencia energética. Al adoptar tecnologías de control avanzadas, es posible garantizar la estabilidad y seguridad de tus instalaciones.
¿Tu empresa cumple con el Código de Red 2.0? Lee mas al respecto y optimiza tu operación.
Mensaje del presidente
Planeación de la infraestructura para el desarrollo económico y social
En este número de nuestra revista iniciamos una serie de artículos basados en el documento “Importancia de la infraestructura en el desarrollo económico y social de México”, que el Colegio de Ingenieros Civiles de México entregó recientemente a las autoridades de la administración federal que asume este 1º de octubre. En esta edición presentamos el referido a la infraestructura energética.
Como se señala en el artículo, “el desarrollo industrial y de servicios del país, así como el bienestar de su población, radica en gran medida en tener un suministro adecuado de energía eléctrica de calidad y en cantidad. Para lograr este fin, hay acciones inmediatas que deberían emprenderse asignando los recursos necesarios del Estado o buscando mecanismos de inversión conjunta de los sectores empresarial y público, además de iniciar desde ya una planeación adecuada del sector para los próximos 25 años contemplando el compromiso del país de alcanzar las cero emisiones netas en el año 2050”.
Con base en los conocimientos, capacidad y experiencia de los ingenieros civiles colegiados, que tienen un amplio y detallado conocimiento de las necesidades de los mexicanos y de la infraestructura indispensable para aprovechar las oportunidades relacionadas con el futuro del desarrollo integral del país, nuestro colegio preparó un documento que no pretende ser un análisis exhaustivo ni detallado de las necesidades de los diversos tipos de infraestructura, sino servir como una guía para intercambiar opiniones en reuniones de trabajo con quienes gobernarán en el periodo 2024-2030.
Las actividades de los profesionales de la ingeniería civil en México incluyen en forma relevante la planeación, el diseño, la programación, la construcción, la ejecución, y la conservación de las obras de infraestructura, indispensables para el bienestar de la población y la generación de un desarrollo económico y social con equidad, priorizando a los sectores más vulnerables.
XL CONSEJO DIRECTIVO
Presidente
Mauricio Jessurun Solomou
Vicepresidentes
Luis Antonio Attias Bernárdez
J. Jesús Campos López
Carlos Alfonso Herrera Anda
Reyes Juárez del Ángel
Juan José Orozco y Orozco
Walter Iván Paniagua Zavala
Regino del Pozo Calvete
Alejandro Vázquez López
Primer secretario propietario
Mario Olguín Azpeitia
Primer secretario suplente
Carlos Francisco de la Mora Navarrete
Segundo secretario propietario
Luis Enrique Montañez Cartaxo
Segundo secretario suplente
Salvador Fernández del Castillo Flores
Tesorera
Pisis Marcela Luna Lira
Subtesorero
Luis Armando Díaz Infante Chapa
Consejeros
Sergio Aceves Borbolla
Diana Lisset Cardoso Martínez
David Oswaldo Cruz Velasco
Luciano Roberto Fernández Sola
Esteban Figueroa Palacios
Silvia Raquel García Benítez
Héctor González Reza
José Miguel Hartasánchez Garaña
César Augusto Herrera Toledo
Luis Enrique Maumejean Navarrete
Ernesto René Mendoza Sánchez
Juan Carlos Miranda Hernández
Andrés Mota Solórzano
Lourdes Ortega Alfaro
Mauricio Jessurun Solomou Presidente del XL Consejo Directivo
Rodrigo Romo Orozco
Juan Carlos Santos Fernández
www.cicm.org.mx
HÉCTOR
BECERRIL
Doctor en Planeación del Desarrollo.
ORLANDO LOZANO
Doctorando en Ciencias Ambientales.
VLADIMIR MORALES
Doctor en Ciencias Ambientales.
PREVENCIÓN
Recuperación tras el paso del huracán Otis
El caso de la colonia San Isidro Labrador
A casi un año del paso del huracán Otis por Acapulco de Juárez y Coyuca de Benítez, los procesos de recuperación en las colonias con niveles importantes de rezago social están siendo liderados por los propios habitantes, quienes enfrentan cuatro desafíos clave: escasez de recursos económicos, limitadas capacidades técnicas para reconstruir, insuficiente vinculación con otros sectores y poca visibilidad, lo que limita su incorporación a las estrategias gubernamentales de reconstrucción.
México es altamente vulnerable a los riesgos de desastre, y en particular a aquellos asociados a fenómenos hidrometeorológicos, los cuales se espera sean más frecuentes e intensos debido a la mutación climática. Prueba de esto fue el paso del huracán Otis, que azotó las costas de Guerrero el 25 de octubre de 2023. Dos días antes se pronosticaba que Otis tocaría tierra como tormenta tropical, pero para el martes 24 de octubre por la tarde ya se había convertido en huracán categoría 4 en la escala Saffir-Simpson y para la madrugada del 25 tocó tierra como el primer huracán de categoría 5 en el Pacífico mexicano.
Otis y sus fuertes vientos provocaron deslizamientos de tierra e inundaciones, lo que resultó en lamentables pérdidas humanas e importantes daños en los municipios de Acapulco de Juárez y Coyuca de Benítez. A medida que la comunicación se fue restableciendo, el país y el resto del mundo descubrieron a través de relatos, fotografías y videos la magnitud del desastre: viviendas totalmente destruidas, infraestructura gravemente dañada y áreas de conservación ambiental –como el parque nacional El Veladero– devastadas. La agencia de calificación crediticia Fitch Ratings estimó las pérdidas económicas en 286,614 millones de pesos (unos 16,000 millones de dólares).
Gracias a un mapeo realizado por el Programa de Observación de la Tierra de la Unión Europea, llamado Copernicus, se logró visualizar que, si bien todas las colonias de Acapulco presentaban daños, aquellas localizadas en las partes altas o en las áreas periurbanas habían sido más severamente impactadas. Con vientos superiores a los 300 km/h, muchas de las viviendas en dichas zonas experimentaron el desprendimiento y ruptura de techos –de material no tradicional, como lámina metálica, cartón o barro–. Es de resaltar que estas colonias ya presentaban problemas relacio-
nados con infraestructura y servicios públicos, incluyendo el agua.
Para hacer frente a los efectos de Otis, se implementó una batería de acciones de respuesta y rescate, así como de restablecimiento del servicio eléctrico, limpieza, recolección de basura y entrega de enseres domésticos. Más aún, se impulsaron iniciativas de reconstrucción de vivienda e infraestructura de todo tipo.
Como parte de la bibliografía sobre la gestión del riesgo, Ruiz y Rodríguez (2022) destacan que los desastres no son eventos limitados en el tiempo, sino procesos (proceso riesgo-desastre), y enfatizan la importancia de desarrollar una mejor comprensión de estos. En línea con lo anterior, y a casi un año de Otis, en este artículo se analizan los procesos de recuperación intentando entender mejor los avances y desafíos actuales a partir del caso de la colonia San Isidro Labrador. Este análisis se basa en trabajo de campo en dicha colonia, el cual incluyó la realización de una encuesta con una muestra de 206 participantes, seleccionados estadísticamente de una población total de 7,535 residentes, distribuidos en tres áreas geográficas de estadística básica (AGEB 3630, 3594 y 3611), según el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi).
San Isidro Labrador y los impactos de Otis
La colonia San Isidro Labrador se ubica en el sector noroeste de la ciudad de Acapulco, en dirección al municipio de Coyuca de Benítez. Está atravesada por la carretera Acapulco-Zihuatanejo que separa la parte baja –que limita con la laguna de Coyuca– de la parte alta, que se eleva hasta los 120 msnm y colinda con el parque nacional El Veladero (figura 1). El acceso principal de la colonia original está más consolidado y urbanizado que la mancha habitacional en la parte alta, donde predominan viviendas precarias.
4000 0 4000 8000
La colonia creció gracias al asentamiento de trabajadores de diversas regiones de Guerrero que encontraron espacios disponibles de suelo a precios accesibles. Durante la segunda mitad del siglo XX experimentó un crecimiento poblacional exponencial ligado al crecimiento de Acapulco: pasó de poco más de 55,000 habitantes en 1950 a más de 700,000 en 2010 (Inegi). San Isidro Labrador, como el resto del sector noroeste de Acapulco, presenta condiciones de precariedad. De acuerdo con el Consejo Nacional de Evaluación de la Política de Desarrollo Social (Coneval), la colonia presenta un rezago social de moderado a alto, y niveles de pobreza de altos a muy altos. La oferta de servicios urbanos como el transporte, la electricidad estable y el agua potable, entre otros, sigue siendo muy limitada. Por ejemplo, existen graves problemas de desabasto de agua potable; el suministro mediante tandeos se realiza aproximadamente dos o tres veces al año, lo que ha llevado a más de la mitad de los habitantes a preferir tener su propio pozo de agua. Aquellos que no cuentan con uno, recurren a pagar para rellenar sus tinacos o piletas, mientras que otros dependen de la generosidad de vecinos que sí tienen pozo de agua.
Entre las afectaciones asociadas a Otis en la colonia San Isidro Labrador se destacan las relacionadas con las viviendas, cuyo grado de destrucción, de acuerdo con la encuesta realizada, se calculó en un promedio
de 77%, donde el 100% representa destrucción total. Específicamente, el elemento constructivo más afectado de las viviendas fue el techo (42%), seguido por las paredes (32%); después, los daños se produjeron en los muebles, aparatos y dispositivos electrónicos (27%). Por su parte, los espacios más afectados dentro de las viviendas fueron las recámaras (26%), la sala (25%) y la cocina (23%).
Estos daños están relacionados con los fuertes vientos y el desbordamiento de uno de los principales arroyos de la zona, debido a la obstrucción de las quebradas por grandes árboles y rocas en la parte alta de la cuenca. El desbordamiento provocó la inundación de varias calles principales de la colonia, algo que no había sucedido antes, de acuerdo con los residentes. Como resultado, hubo viviendas que quedaron sepultadas con la arena del arroyo (figuras 2, 3, 4 y 5).
Recuperación: avances y desafíos
Seis días después del paso de Otis por Guerrero, el gobierno federal anunció la implementación del “Plan general de reconstrucción y apoyo a la población afectada en Acapulco y Coyuca de Benítez por el huracán Otis”, el cual incluye 20 acciones coordinadas por la Secretaría de Gobernación y el Gobierno del Estado de Guerrero, con una inversión de 61,313 millones de pesos –cifra que parece pequeña considerando las estimaciones de
Figura 1. Localización de la colonia San Isidro Labrador.
Laguna de Coyuca
Océano Pacífico
Laguna de Tres Palos
Destrucción y daños
Simbología
Destruido
Inundación
Deslizamientos
Fitch Ratings–. Entre las acciones relacionadas con la cotidianidad de los afectados destacan el adelanto de programas sociales, como pensión a personas adultas mayores, gratuidad de la energía eléctrica y distribución de alimentos. El plan contempló medidas de recuperación dirigidas a las familias, incluyendo apoyos para la limpieza, entrega de enseres domésticos y recursos para la reconstrucción de las viviendas dañadas.
Además, 10,000 millones de pesos para infraestructura y equipamiento, y 218 millones para rehabilitar vías terrestres, incluyendo la Autopista del Sol.
En escala local, en San Isidro Labrador las personas señalan que por primera vez el gobierno federal está apoyando con un monto importante de recursos; sin embargo, se identifican importantes desafíos en los procesos de recuperación.
Desde noviembre de 2023, en la colonia se entregaron despensas, enseres y apoyos económicos para la limpieza y la reconstrucción, cuyos montos dependían de la gravedad de los daños en las viviendas, según el censo aplicado por la Secretaría del Bienestar. No obstante, a la fecha hay personas que aún no han sido censadas por dicha dependencia. Además, el restablecimiento de servicios ha avanzado, pero con importantes limitaciones. El servicio eléctrico tardó varios meses en restablecerse y persisten los apagones, que ocurren al menos una vez al día, lo cual pone en riesgo a los aparatos eléctricos y electrónicos. Por su parte, la red telefónica falla constantemente, ya que sus antenas dependen de la energía eléctrica, que tiende a ser inestable. Mas allá de estos avances y desafíos, a través del trabajo de campo se identificó que los propios habitantes están siendo los principales actores de la recuperación,
Figura 2. Afectaciones asociadas al huracán Otis en la colonia San Isidro Labrador.
Fuente: Elaboración propia con base en el Servicio de Datos de Gestión de Emergencias Copernicus de la Unión Europea. 26 de octubre de 2023.
Laguna de Coyuca
Océano Pacífico
San Isidro Labrador
Parque nacional
El Veladero
El Pedregoso
250 0 250 500
Figura 3. Desbordamiento del arroyo en la colonia San Isidro Labrador.
Plan general de reconstrucción y apoyo a la población afectada en Acapulco y Coyuca de Benítez por el huracán Otis
1. Apoyo a los familiares de fallecidos y desaparecidos.
2. Adelanto de dos meses en el pago de los Programas de Bienestar (pensión a adultos mayores, personas con discapacidad, becas, apoyo a productores, pescadores, jóvenes y otros).
3. Incorporación de 10,000 jóvenes más al Programa de Jóvenes Construyendo el Futuro, para realizar labores de limpieza, construcción y otras.
4. Aumento al doble el número de becas para estudiantes de nivel básico.
5. Seis meses de prórroga en el pago de Infonavit, Fovissste e IMSS.
6. No cobro del servicio de luz de noviembre de 2023 a febrero de 2024.
7. Entrega de una canasta básica de 24 productos alimenticios por semana para 250,000 familias damnificadas durante tres meses.
8. Entrega de 8,000 pesos para limpieza y pintura, y de 35,000 a 60,000 pesos a viviendas afectadas.
9. Entrega de enseres domésticos: una cama, una estufa, un refrigerador, un ventilador y una vajilla por familia.
10. Liberación de 20 mil Créditos a la Palabra de 25,000 pesos sin intereses, pagaderos en tres años, con seis meses de gracia a pequeños comerciantes, dueños de talleres, fondas y otros prestadores de servicios.
11. Asignación de presupuesto público (10,000 millones de pesos) para el abastecimiento y mejoramiento de líneas de distribución de agua, drenaje, arreglo de calles, alumbrado público, hospitales, escuelas, los dos aeropuertos y otros servicios.
12. Condonación de impuestos de octubre de 2023 a febrero de 2024 en Acapulco y en Coyuca de Benítez.
y la autoconstrucción de sus viviendas es un elemento central; estos procesos, liderados y realizados por la comunidad, conllevan cuatro principales desafíos. El primero es la escasez de recursos económicos; para reconstruir, las personas necesitan invertir, pero las fuentes de ingreso también fueron impactadas. En este contexto, el apoyo para la reconstrucción otorgado por el gobierno federal ha sido insuficiente, ya que este se dirige a cubrir necesidades inmediatas como alimentación, búsqueda de empleo y generación de ingresos, considerando que los precios de productos y servicios aumentaron por la alta demanda y su insuficiencia.
13. Establecimiento en cada colonia de más de 1,000 viviendas de un cuartel de la Guardia Nacional con 250 elementos cada uno, para garantizar la paz y la tranquilidad de todos los ciudadanos.
14. Nacional Financiera otorgará créditos sin intereses para pequeñas y medianas empresas.
15. La Secretaría de Hacienda apoyará con el pago de la mitad de los intereses de los créditos que otorgue la banca comercial a los 377 hoteles de Acapulco.
16. Asignación de 218 millones de pesos del presupuesto de la SICT para rehabilitar la autopista AcapulcoChilpancingo, así como la carretera federal, los dos libramientos que conectan la Costa Grande con la Costa Chica de Guerrero, puentes y otras obras viales.
17. Toda la obra de reconstrucción de Acapulco será coordinada por Luisa María Alcalde Luján, secretaria de Gobernación, y Evelyn Salgado Pineda, gobernadora constitucional de Guerrero.
18. Reconocimiento especial a los trabajadores y directivos de la CFE por su eficaz trabajo sin precedente en casos de emergencia en el mundo, pues en una semana lograron restituir prácticamente todo el servicio de energía eléctrica en Acapulco.
19. Reconocimiento al trabajo de 19,000 soldados, marinos y elementos de la Guardia Nacional, responsables de aplicar los planes de auxilio a la población y llevar a cabo labores de limpieza, levantamiento de árboles, abasto de despensas, agua, atención médica, traslado de enfermos y seguridad pública.
20. Reconocimiento al pueblo de Acapulco y de Coyuca de Benítez que, a pesar de sus afectaciones y tristezas, no han perdido la fe y siguen luchando por la vida.
Un residente que trabaja como taxista, por ejemplo, utilizó el apoyo para subsistir temporalmente mientras encontraba trabajo, ya que el vehículo que utilizaba como taxi se dañó a causa de la inundación por el desbordamiento del arroyo. Varias casas permanecen sin techo, mientras que algunos colocaron nuevamente techos de lámina –porque una losa de concreto no es una opción asequible–, con lo que se reproducen las condiciones de vulnerabilidad física y estructural frente a fuertes vientos de tormentas o huracanes, incluso sismos. En este sentido, las condiciones de vulnerabilidad socioespacial preexistentes han impactado negativamente en los procesos de recuperación.
El segundo desafío se relaciona con las limitadas capacidades técnicas de los habitantes. En muchos casos se requiere el rediseño de la vivienda o el reforzamiento estructural para adaptar una losa de concreto, ya que los muros, castillos y cimentaciones actuales no son resistentes. Más aún, las casas en la colonia siguen estando en un peligro inminente, porque, con la crecida del arroyo por las lluvias, una nueva emergencia es altamente probable. Más allá de la cuestión financiera, las personas no tienen la suficiente capacidad técnica, no solo para reconstruir físicamente, sino también para hacerlo con un enfoque de mitigación de riesgos –la construcción de muros de contención, por ejemplo–. Aunado a esto, no existe comunicación en cuanto a las acciones gubernamentales; la Comisión Nacional de Agua está realizando un levantamiento topográfico en la parte alta de la cuenca, pero los habitantes desconocen la razón.
El tercer desafío es la desarticulación sectorial. Si bien el sector público está desempeñando un papel en el proceso de reconstrucción, los otros sectores de la sociedad están poco presentes. La sociedad civil organizada ha apoyado prioritariamente a zonas rurales, pero poca o nula ayuda de este sector ha llegado a las colonias de la zona periurbana de Acapulco, como San Isidro Labrador. Por su parte, el sector privado no se ha involucrado; por ejemplo, las grandes empresas que están en la zona no se han acercado a la población para colaborar en los procesos de recuperación, de los cuales ellas también podrían beneficiarse. Finalmente, aunque podrían apoyar con asesoría técnica, los colegios de arquitectos e ingenieros tampoco han tenido un acercamiento.
El cuarto desafío, que está ligado con el anterior, es la escasa visibilidad de la colonia San Isidro Labrador. Esta, como muchas otras colonias populares, no figura en los mapas ni el imaginario colectivo de la ciudad: su localización y su población son desconocidas. Esto resulta en su exclusión de los procesos de reconstrucción y del desarrollo de Acapulco en general.
Conclusión
El caso de San Isidro Labrador permite detectar aciertos y limitaciones de las acciones del plan de apoyo federal. Consecuentemente, es esencial evaluar la aplicación de las acciones en escala municipal/regional (considerando Coyuca), con el fin de mejorar la comprensión sobre lo implementado y extraer aprendizajes, considerando las recientes reformas en materia de gestión del riesgo en México y la desaparición del Fondo Nacional para Desastres Naturales como fideicomiso en 2021.
Más allá de esto, el caso de San Isidro Labrador es una ventana para comprender mejor los desafíos que se están viviendo en colonias populares de Acapulco y Coyuca que se encuentran fuera del mapa y de los reflectores mediáticos y políticos. Para hacer frente a los desafíos detectados y contribuir a los procesos de recuperación que están liderando los propios habitan-
Figura 5. Ejemplo de daño en las calles de la colonia.
tes, es de suma importancia enfocarse en las siguientes cuatro líneas de trabajo: a) reconocer y visibilizar las acciones de los habitantes, en particular de las colonias periféricas en condiciones precarias antes del paso de Otis; b) considerar y enfrentar las vulnerabilidades preexistentes; c) avanzar hacia procesos integrales de reconstrucción con un enfoque multidimensional, porque los daños no son solamente físicos, sino también sociales y ambientales; d) articular esfuerzos, sobre todo los realizados por los afectados, buscando potenciar la inversión en tiempo y recursos. La recuperación es un proceso multidimensional, multiescalar y multiactoral, por lo que se requiere de todos –incluyendo a las y los ingenieros– para lograr un futuro más inclusivo, resiliente y justo en San Isidro Labrador y el resto de Acapulco
Referencias
Ruiz, N., y D. Rodríguez, coords. (2022). Recuperaciones diversas ante el proceso de desastre: reflexiones y perspectivas para México. Universidad Nacional Autónoma de México.
¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a helios@heliosmx.org
Figura 4. Daños en las viviendas de la colonia San Isidro Labrador.
La infraestructura para la generación de energía en México
Para hablar de desarrollo forzosamente ha de hablarse de energía. Solo abasteciendo de energía será posible atender la demanda de servicios, desde los más elementales como salud, alimentos y educación, hasta los asociados a nuevos desarrollos, manejo de datos, internet e inteligencia artificial aplicada: a mayor PIB, mayor consumo energético per cápita.
Entre los objetivos y metas de desarrollo sostenible que ha desarrollado la ONU, el número 7 dispone “garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna”; adicionalmente, entre los objetivos comprometidos por México en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP28) se establecieron enérgicas metas de control de emisiones de gases de efecto invernadero.
Para alcanzar todos estos objetivos y ser una verdadera palanca para el desarrollo se requiere un sistema energético consolidado que apoye a todos los sectores: desde las empresas y los sectores médico y educativo, hasta la agricultura, las infraestructuras, las comunicaciones y la innovación tecnológica.
El reto mayor está en el sector eléctrico, no solo porque deberá modificarse la matriz de generación actual hacia generación limpia, sino porque se incorporarán demandas adicionales provenientes de la relocalización de líneas de producción (nearshoring) y la incorporación creciente de electromovilidad en sustitución de los combustibles fósiles.
Planteamiento para el sector eléctrico nacional
El desarrollo industrial y de servicios del país, así como el bienestar de su población, radica en gran medida en tener un suministro adecuado de energía eléctrica de calidad y en cantidad. Para lograr este fin, hay acciones inmediatas que deberían emprenderse asignando los recursos necesarios del Estado o buscando mecanismos de inversión conjunta del sector privado y el estatal, y además iniciar desde ya una planeación adecuada del sector para los próximos 25 años contemplando el compromiso del país de alcanzar las cero emisiones netas en el año 2050.
En lo inmediato
El Colegio de Ingenieros Civiles de México considera que el país debe centrar sus esfuerzos en materia eléctrica en asegurar un suministro de energía conveniente en cantidad y calidad, y además mantener una reserva adecuada, ante los incrementos de demanda que el cambio climático está provocando. Para ello se estima necesario llevar a cabo acciones a la mayor brevedad posible, ya sea con recursos presupuestales propios o con esquemas de participación privada, sin perder la rectoría del Estado en esta materia, en los siguientes aspectos:
1. Acelerar los programas de construcción de nuevas centrales, principalmente de ciclo combinado con gas natural y su complementación con nuevas plantas, asegurándoles el suministro oportuno de gas y suficiente capacidad de líneas para la evacuación de la energía.
2. Asegurar un programa de mantenimiento de las centrales actuales con el presupuesto necesario para mantener su funcionamiento seguro y eficiente.
3. Acelerar el plan de ampliación y modernización del actual sistema de transmisión con las protecciones y elementos de estabilización adecuados, con objeto de permitir la incorporación de fuentes intermitentes –como solar y eólica–, que serán las que ofrezcan mayores ventajas ambientales, beneficios económicos y de independencia energética.
4. Buscar la manera conveniente de incorporar a la mayor brevedad las instalaciones solares y eólicas que están prácticamente terminadas y requieren ciertas adaptaciones para su incorporación inmediata al sistema.
5. Realizar acciones adecuadas para la recuperación de la generación geotérmica en zonas críticas como
Mexicali, privilegiando la recuperación del suministro de vapor e instalando centrales donde ya existe yacimiento comprobado, como Cerro Prieto I y Los Humeros.
6. Revitalizar los programas de ahorro de energía y eficiencia energética para ralentizar el crecimiento de la demanda y apoyar la sustentabilidad energética.
7. Estudiar la forma de ampliar la capacidad para la generación distribuida, principalmente fotovoltaica, de 0.5 a 1.0 MW.
En la planeación del sector a mediano y largo plazo
Es necesario tener en cuenta que las nuevas obras del sector ya formarán parte del parque de generación que se tendrá en el año 2050, para el cual México tiene el compromiso de cero emisiones netas de gases de efecto invernadero.
De acuerdo con lo estudiado en el CICM, hay cuatro componentes fundamentales de cualquier plan para alcanzar cero emisiones netas en 2050:
1. Aumentar al máximo –hasta donde lo permitan los límites técnicos, económicos, ambientales y sociales– la generación con energías limpias (solar, eólica, geotérmica, hidroeléctrica, nuclear, biomasa y del océano).
2. Desarrollar las técnicas apropiadas –hasta donde los límites económicos, ambientales y sociales lo permitan– para la captura de CO2 de los procesos termoeléctricos, para su transporte y almacenamiento en el subsuelo.
3. Desarrollar estrategias de almacenamiento de energía para que, durante el día, la energía eléctrica que se pueda generar mediante irradiación solar se pueda almacenar (baterías, rebombeo hidroeléctrico y con hidrógeno verde u otras técnicas que se desarrollen) y utilizarla en las horas de máxima demanda después del atardecer.
4. Implementar un programa de ahorro de energía a mediano y largo plazo. Estos megawatts hora ahorrados serán los más económicos y amigables con el medio
ambiente. Los componentes van desde programas de disminución de pérdidas (técnicas y no técnicas) del sistema eléctrico nacional, arquitectura adecuada para disminuir consumo de acondicionamiento de aires y modernización de motores y equipos de alto consumo eléctrico hasta modificación del horario de consumo, creación de microrredes inteligentes, etcétera.
Todo lo anterior, acompañado de un plan de ampliación y modernización de las líneas de transmisión y distribución, así como de la normativa asociada.
De los casos anteriores, se destaca que la máxima demanda en el sistema eléctrico nacional se produce al atardecer y en las primeras horas de la noche, precisamente cuando ya no hay energía del sol, por lo que el punto crítico de la planeación es la satisfacción de la demanda a esas horas. En las estimaciones del CICM se considera que esa demanda, proyectada al año 2050 con un crecimiento del 2.5%, podrá llegar a 100 GW efectivos, es decir, GWh/h.
Se juzgan pertinentes las siguientes notas para cada uno de los cuatro puntos anteriores:
1. Generación limpia. Actualmente, entre las 9 y las 10 de la noche esta generación alcanza los 10 GW (o GWh/h); esta podría ser ampliada razonablemente en unos 20 GW adicionales con programas importantes, por ejemplo, instalando en los próximos 25 años tres nuevas centrales nucleares de 1,500 MW cada una, desarrollando de manera intensiva el potencial de generación geotérmica 4,000 GW y construyendo 4,000 GW nuevos en hidroeléctricas. Es decir, aunque se lleve a cabo un programa intenso de instalación de nuevas plantas, apenas se lograría cubrir un tercio de la demanda. Como grandes ventajas se resalta que estas energías están disponibles prácticamente las 24 horas del día, y no implican depender de un suministro externo de combustible; se refuerza así la independencia energética.
Debe asegurarse un programa de mantenimiento de las centrales actuales con el presupuesto necesario.
2. Captura y almacenamiento de CO2. La importancia de esta tecnología, que aún no se encuentra totalmente comprobada y está evolucionando muy rápidamente, radica en que se siguen usando combustibles fósiles, pero sin emisiones de CO2 a la atmósfera. Además, son carga base para las 24 horas del día. Se considera que esta tecnología podría aportar otro tercio a la demanda esperada para 2050.
3. Almacenamiento:
– Almacenamiento en grandes baterías. En el mundo se ha optado por esta estrategia para suministrar energía eléctrica durante las horas en que no hay irradiación solar (75% del tiempo en invierno). Lo más avanzado es el uso de baterías que se cargan en el día con energía solar y despachan con bastante flexibilidad durante la noche. Su costo ha disminuido mucho, pero el costo de un megawatt hora con energía solar y baterías es el doble del de generación solar directo a la red.
– El rebombeo en el mundo desempeña un papel importante (hay 130 GW) en el almacenamiento de larga duración (que genere unas 12 horas durante la noche). En México no hay ninguna planta de este tipo, aunque existe un gran potencial para incorporar esta tecnología al sistema de almacenamiento.
– La generación de hidrógeno (verde) mediante energía solar y electrólisis es una opción adecuada para almacenar durante el día y usar durante la noche, principalmente en sistemas inteligentes pequeños.
En el CICM se considera muy oportuno estudiar a fondo estas tres técnicas, principalmente la de rebombeo, ya que constituiría un enorme apoyo al manejo apropiado de la red de transmisión y al suministro de energía. Con esta tecnología, que solo es adecuada para su uso puntual durante la noche, por ser más cara que el uso directo de la energía solar, se aportaría durante la noche un tercio de la demanda.
Existe conciencia de que la demanda al año 2050 se puede ver incrementada drásticamente por la aparición de nuevos consumos, como son la transición del uso de gasolina a la electricidad como fuente de energía para el
u El desarrollo industrial y de servicios del país, así como el bienestar de su población, radica en gran medida en tener un suministro adecuado de energía eléctrica de calidad y en cantidad. Para lograr este fin, hay acciones inmediatas que deberían emprenderse asignando los recursos necesarios del Estado o buscando mecanismos de inversión conjunta del sector privado y el estatal, y además iniciar desde ya una planeación adecuada del sector para los próximos 25 años contemplando el compromiso del país de alcanzar las cero emisiones netas en el año 2050.
transporte (del orden de unos 12 GW); la transformación en los procesos industriales (acero, cemento, fertilizantes) del uso de hidrocarburos a sistemas totalmente eléctricos, y el consumo que están representando los bancos de datos, en particular con la incorporación de la inteligencia artificial. El monitoreo y la predicción del crecimiento de la demanda que van a significar estos consumos será importante.
Como un complemento a lo planteado arriba, para el sector eléctrico se considera urgente el inicio inmediato de programas adecuados, entre ellos los siguientes:
1. Tener una predicción confiable del crecimiento de la demanda, especialmente ante irrupciones como el transporte en vehículos eléctricos y la transformación del sistema industrial a cero emisiones, migrando al uso de electricidad en sus procesos.
2. Lograr el máximo desarrollo de las energías limpias fomentando los estudios requeridos y las acciones para mejorar la independencia energética del país con el uso de sus recursos naturales.
3. Desarrollar un plan para satisfacer la demanda de energía eléctrica en la tarde-noche, generando con energía solar en el día y –mediante técnicas de almacenamiento, en especial plantas hidráulicas con rebombeo– tener generación de larga duración durante la noche.
4. Estudiar sitios para el almacenamiento permanente de CO2 en el subsuelo; desarrollar tecnología para la captura, conducción y aprovechamiento o almacenamiento de este gas.
5. Rediseño del crecimiento de una red eléctrica nacional inteligente con todos los apoyos de la electrónica de potencia para su estabilidad y el aprovechamiento óptimo de las energías limpias, con prioridad de la solar.
6. Establecer un Centro de Análisis de la Transición Energética del Sector Eléctrico, con énfasis en la simulación de escenarios, ampliación del parque de generación y conversión de la red eléctrica en inteligente. Considerar la reposición del Fondo de Sustentabilidad Energética en la Secretaría de Energía para investigación y desarrollo.
Planteamiento para el sector hidrocarburos
Con una tradición de décadas, México ha sido un importante productor de crudo y gas; en esta industria, nuestro país sigue siendo líder en explotación de petróleo en aguas someras, con amplia experiencia en yacimientos terrestres.
Existen recursos prospectivos importantes, por lo que el objetivo de convertirlos en oportunidades de riqueza y palanca para el desarrollo debe seguir siendo una meta prioritaria del país.
La situación de la infraestructura de manejo de la producción, que tiene años de utilización y cuya vida útil se ha extendido, debe ser analizada a profundidad
Deben incorporarse a la mayor brevedad las instalaciones solares y eólicas que están prácticamente terminadas.
para ser actualizada con tecnologías de vanguardia enfocadas en la seguridad y la eliminación de emisiones de metano a la atmósfera.
La mayor exposición se tiene en todo lo que se refiere a gas natural, ya que hoy México es importador, y por lo tanto dependiente, con cerca del 70% del gas que se consume hoy en el país. Considerando al gas natural como un combustible de transición, si son certeras las proyecciones de crecimiento y la sustitución de generación con combustibles fósiles más contaminantes por generación a base de gas natural, nuestra dependencia se incrementará.
Se debe definir una política firme de producción y aprovechamiento de gas natural, tanto seco como el asociado a la producción de crudo, que considere expandir su explotación y reducir al mínimo la quema de gas asociado. También el desarrollo de capacidades de almacenamiento, ya que, al día de hoy, solo se cuenta con el empaque del sistema nacional de ductos como almacenamiento “fusible”, lo que expone el abasto en caso de contingencias para la importación, como sucedió con los eventos de febrero de 2022 por clima extremo en el sur de Estados Unidos.
En lo inmediato
1. Establecer una intensa campaña de exploración para identificar nuevas oportunidades de campos para explotar en los próximos años.
2. Realizar un inventario detallado de la infraestructura de explotación y manejo de producción para establecer programas de optimización y mantenimiento, así como programas de manejo de gas asociado para evitar la quema y envío de gas a la atmósfera.
3. Terminar los proyectos prioritarios del sistema nacional de refinación y sus obras asociadas para alcanzar los objetivos de utilización de un 80%.
4. Definir las áreas potenciales para almacenamiento de gas natural, para su desarrollo acelerado.
5. Revisar las opciones técnicas y, en su caso, actualizar la política de fracturamiento hidráulico para poder
explotar los recursos no convencionales con los que cuenta la zona noreste de México.
En el mediano y largo plazo
1. Actualizar la red, los sistemas de monitoreo y la seguridad de ductos de productos del petróleo (refinado, gas LP y gas natural) para maximizar su aprovechamiento seguro; reducir el manejo de los productos en vehículos de ruedas (pipas) para disminuir costos y, principalmente, aportar a la reducción de emisiones.
2. Iniciar el desarrollo de almacenamiento de gas natural para alcanzar por lo menos 15 días de autonomía.
3. Establecer estrategias de mantenimiento efectivo de las instalaciones industriales para permitir la reducción de paros no programados, accidentes e incidentes, así como las emisiones no deseables a la atmósfera. Como consecuencia de esto, en el mediano plazo se reflejarán las inversiones y habrá menores costos de los procesos.
4. Ampliar la red del sistema nacional de gas para llegar a potenciales polos de desarrollo, tanto en el sureste –consecuencia de las inversiones en proyectos estratégicos actuales (Tren Maya, Interoceánico, etc.)– como en los nuevos polos que se espera se detonen con la relocalización de la producción industrial (nearshoring).
5. Desarrollar de manera acelerada, pero ordenada, las oportunidades materiales que se identifiquen en las campañas de exploración.
Sistema energético nacional
Se debe establecer una planeación integral que considere todas las oportunidades y escenarios de demanda, de generación y de producción de hidrocarburos. La transición energética y las metas de desarrollo no deben tener consideraciones de planeación y visión diferentes para el sector eléctrico y de hidrocarburos: ambos sectores están estrechamente vinculados.
Los conceptos claves son :
• Almacenamiento
• Transición energética
• Eficiencia
• Mantenimiento
Las inversiones requeridas son de gran magnitud, y si se establecen criterios ASG firmes y políticas públicas que incentiven de manera adecuada y justa, seguramente será posible obtener los recursos financieros requeridos sin necesidad de recurrir exclusivamente a fondos provenientes del Presupuesto de Egresos de la Federación
Editado por Helios Comunicación con base en el documento “Importancia de la infraestructura en el desarrollo económico y social de México”, que elaboró el Colegio de Ingenieros Civiles de México para entregar a las autoridades de la nueva administración federal.
¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a helios@heliosmx.org
LUIS ENRIQUE MAUMEJEAN NAVARRETE
Ingeniero civil con estudios de maestría en Planeación y en Sistemas.
Coordinador del Comité Técnico de Tecnología del CICM.
Identificar tecnologías para abordar los problemas centrales del país
En el Comité de Tecnología del CICM tratamos de identificar las problemáticas relacionadas con la ingeniería civil para tratar de fortalecer la investigación de tecnologías disponibles para atenderlas. Encontrar las tecnologías apropiadas para la problemática es fundamental; si no, se está gastando de más, se puede hacer daño al ecosistema y, en general, no se resuelve el problema de manera eficiente.
Ingeniería Civil (IC): ¿Cómo resume sus conocimientos y la experiencia adquirida en materia de informática y nuevas tecnologías aplicadas a la infraestructura? Luis Enrique Maumejean Navarrete (LEMN): Desde mi formación como ingeniero civil siempre fui muy inquisitivo por innovar en diferentes campos. He sido docente por 40 años.
En la carrera de Ingeniería, en 1962, aprendí informática y a programar; fue mi primer trabajo en el Grupo ICA y después me tocó trabajar en campo: participé en diversas obras: el metro en su primera etapa, obras de desmontes, pozos, acueductos, distritos de drenaje, canales de riego y agua potable, obra urbana y de edificación.
Saliendo de ICA fundé varias empresas donde desarrollaba estudios principalmente en temas de planeación corporativa y gubernamental, y tuve una actividad intensa en estudios de transporte, en los sectores portuario, aéreo, carretero, ferroviario; en terminales intermodales y transporte urbano, urbanismo y planeación. He desarrollado investigación y generado soluciones tecnológicas originales en estos temas; tengo algunas patentes. Con la tecnología actual volví a temas de manejo de información.
IC: El Comité de Tecnología para la Infraestructura, del Colegio de Ingenieros Civiles de México, investiga y promueve este tipo de innovaciones a las que se refiere, con el objetivo de que las tecnologías se adopten gradualmente en la práctica diaria de la ingeniería civil en México. ¿Cuáles desafíos han encontrado en esta tarea?
¿Qué resultados han logrado en los ámbitos académico, empresarial y de gobierno?
LEMN: Básicamente, en el Comité de Tecnología tratamos de identificar cuáles son las tecnologías que permiten abordar los problemas centrales del país, tanto en el ámbito de gobierno como en organizaciones no gubernamentales. Detectamos las problemáticas relacionadas con la ingeniería civil para, a partir de allí, tratar de fortalecer la investigación de tecnologías disponibles; surgen entonces opciones que se reflejan en relaciones con instituciones de educación superior, de investigación y asociaciones civiles, áreas gubernamentales, entidades extranjeras y con sus miembros; eventualmente esos intercambios son benéficos para ambas partes.
Muchas tecnologías se utilizan en forma indiscriminada, y no siempre son las más adecuadas para ciertos problemas; esto se debe evitar.
Encontrar las tecnologías apropiadas para la problemática es fundamental; si no, se está gastando de más, se puede hacer daño al ecosistema y, en general, no se resuelve el problema de manera eficiente.
La recepción por parte de los sectores generalmente es favorable, pero no siempre se instrumenta.
IC: ¿Ha encontrado eco en los sectores referidos a través de las actividades que se han realizado para promover esto?
LEMN: Lo que hacemos en el comité es tratar de difundir entre los integrantes las diversas opciones tecnológicas que están apareciendo. Eventualmente eso se transmite a las empresas que están ligadas al colegio y a los ingenieros que son especialistas en sus respectivos temas. Lo que estamos haciendo es una forma de extender el conocimiento de tecnologías muy nuevas. No nos ocupamos a fondo de desarrollar, pero sí de divulgar.
La inteligencia artificial es una tecnología que todavía ofrece muchas incertidumbres pero que está ya generando aportaciones valiosas.
IC: Las facultades y escuelas de ingeniería, según su experiencia, ¿están incorporando en sus planes de estudio temas tecnológicos como los que usted menciona?, y de suceder, ¿en qué medida está ocurriendo y qué considera usted que debería hacerse?
LEMN: Esos datos son abundantes por la gran variedad de entidades, enfoques y planes de estudio; de los que conozco, hay inquietud por difundir entre los estudiantes las diferentes tecnologías y sobre todo los procedimientos constructivos, que son más susceptibles para la aplicación de tecnología avanzada. Esta es un área que se atiende en general con más o menos profundidad.
IC: En el sector académico, y sobre todo en la formación de los nuevos ingenieros civiles, existe el consenso de que las nuevas tecnologías son instrumentos valiosos, pero es un grave riesgo dejar todo en manos de la tecnología. El hecho de que el ingeniero analice los resultados que ofrecen los instrumentos tecnológicos evita –o debería evitar– que se ingrese un dato erróneo, por ejemplo, y que el resultado final sea gravemente incorrecto.
LEMN: Le contesto con un ejemplo: cuando yo estudié se usaban reglas de cálculo y estas no manejan ceros; esto nos obligaba a pensar en magnitudes, siempre necesitábamos pensar en dónde va el punto decimal, y eso nos lleva a tener idea de las magnitudes reales. Eso se ha perdido con los instrumentos electrónicos –calculadoras, celulares y computadoras–: mucha gente no piensa en las magnitudes de las cosas, y un ingeniero no puede perder eso; el ingeniero es responsable de los resultados y debe intervenir con su criterio y experiencia para no caer en errores graves. La falta de juicio se agudiza con el uso de la inteligencia artificial.
IC: Es un tema crítico del cual habría que estar ocupándose y estar muy atentos, tanto en la formación de nuevos ingenieros civiles como en la práctica profesional.
LEMN: Exactamente. Cuando se habla de kilómetros por hora, todo el mundo tiene idea porque maneja un automóvil y sabe cuántos kilómetros por hora son peligrosos. Pero cuando hablamos de gigawatts o de miles de toneladas, es lo mismo que hablar del PIB: cuando hay demasiados ceros se pierden las magnitudes.
IC: O cuando se habla del cálculo de una estructura.
LEMN: Claro. En una estructura es típico tener esfuerzos con diferentes magnitudes y, si no se sabe lo que son los newtons o las resistencias de los materiales, puede haber inconvenientes muy serios. El criterio humano en ese aspecto es fundamental.
IC: ¿Cuáles son las tecnologías emergentes que más impacto están teniendo en la ingeniería civil, en México en particular y en el mundo en general?
LEMN: Hay muchas tecnologías que están muy orientadas a determinado tipo de trabajo. Si estamos haciendo movimientos de tierra, hay tecnologías de consolidación y anclajes, o si se están tratando cuestiones hidráulicas hay que conocer y medir flujos, gradientes, etcétera.
Hay una serie de elementos propios de cada disciplina, pero hay disciplinas que ahora están en el centro de atención y que son transversales: son las tecnologías digitales, que se pueden utilizar en una misma plataforma para llevar control o registro de gran variedad de asuntos diferentes, técnicos, de control, etcétera.
Por ejemplo, el blockchain, que es una tecnología que sin la intermediación de terceros permite llevar a cabo transacciones digitales de forma rápida y descentralizada, y por lo mismo muy segura, ya no es experimental, el mundo la está usando; nosotros estamos atrasados en ese sentido respecto a países líderes, pero vamos en la dirección adecuada para desarrollarla.
La inteligencia artificial es otra tecnología que todavía ofrece muchas incertidumbres pero que está ya gene-
Identificar tecnologías para abordar los problemas centrales del país
rando aportaciones valiosas. Pero nuevamente lo que comentábamos: no es cuestión de aplicarla en forma ciega, sino de tener el criterio para determinar cómo se aplica y revisar si los resultados son razonables para el problema planteado.
IC: ¿Cuáles son los retos tecnológicos que enfrenta actualmente la ingeniería civil en México en materia de aplicación de nuevas tecnologías? ¿Qué áreas de la ingeniería civil o qué tipo de obras, por ejemplo?
LEMN: Hay áreas que están más avanzadas que otras, pero en general en todas hay un conocimiento suficiente para poder ejercer la actividad con tecnologías razonablemente accesibles. Existen muchas tecnologías notables, aunque son muy caras o requieren construcciones frecuentes. Yo pienso que ahora, sobre todo en nuestro medio, tenemos restricciones financieras y pocas obras grandes o repetitivas.
Hay muchas tecnologías que han podido consolidarse a lo largo del tiempo y que no forzosamente son para el constructor o para el ingeniero independiente, sino que se han desarrollado para laboratorios o centros de investigación.
La modelación es una tecnología que no es única, hay modelos para diferentes aspectos, pero el concepto detrás es el mismo: tratar de ensayar en la computadora soluciones propuestas sin necesidad de llevar al campo esa solución y terminar probando en campo lo que no funcionó. En las modelaciones se pueden lograr avances muy interesantes en todo tipo de estructuras, desde edificaciones hasta cambios del entorno natural –lluvias, sequías, etcétera– para observar cómo se están comportando. Hay casos interesantes: desde mesas de análisis para sismos hasta túneles de viento que simulan características casi reales; están disponibles para muchos y a costos relativamente accesibles, y no necesita cada empresa o sector de gobierno adquirir esas tecnologías de manera individual.
Hay otras que sí son particulares de cada disciplina; es el caso del BIM para manejo de información de estructuras, que brinda una serie de elementos que antes no se tenían para cruzar lo que se tiene en los planos (a veces incompatibles) con la realidad y ver cómo se va
u Hay una serie de elementos propios de cada disciplina, pero hay disciplinas que están en el centro de atención y que son transversales: son las tecnologías digitales, que se pueden utilizar en una misma plataforma para llevar control o registro de gran variedad de asuntos. Por ejemplo, el blockchain, que es una tecnología que sin la intermediación de terceros permite llevar a cabo transacciones digitales de forma rápida y descentralizada, y por lo mismo muy segura, ya no es experimental, el mundo la está usando.
avanzando; se pueden predecir y encontrar conflictos o retrasos en forma inmediata y corregirlos. Esa tecnología está muy avanzada y se está complementando con lo que mencionaba yo antes: las tecnologías digitales transversales.
IC: ¿Se está promoviendo desde el CICM la adopción de nuevas tecnologías entre los ingenieros civiles, especialmente en las pequeñas y medianas empresas?
LEMN: Sí. El colegio está orientado a dar servicio a sus socios, es nuestro objetivo inmediato. Evidentemente, muchos de ellos están dentro de empresas y entonces, en efecto, se llega a la empresa con mucha facilidad. Pero hay muchas empresas que son pequeñas, que no tienen ingenieros afiliados al CICM y quedan un tanto aisladas en cuanto a este tipo de información. Conozco varias empresas pequeñas que no tienen representatividad en el colegio pero que sí acceden a sus medios de difusión, como las conferencias, Diálogos con Ingenieros, la propia revista IC o artículos en diferentes medios que están abiertos al público en general.
IC: ¿Existe un vínculo orgánico y regular con instituciones de los sectores público, académico y empresarial, más allá de lo que se hace en el colegio?
LEMN: El colegio sí tiene vínculos con otras instituciones; en cuanto a la tecnología, los vínculos algunas veces son formales y otras no lo son. Son formales cuando existe algún tipo de convenio escrito mediante el cual se da algún intercambio de funciones o de información entre diferentes organizaciones. En las ocasiones en que son informales también funcionan muy bien; cuando hay ingenieros socios del CICM participando en esas instituciones, es sencillo hacerlo y se pueden lograr intercambios y avances muy interesantes.
IC: Acaba de difundir el colegio un documento propositivo que se entregó a la nueva administración federal que está por asumir el gobierno. ¿Qué nos puede comentar respecto al capítulo de tecnología?
LEMN: En ese documento planteamos, por sectores de la infraestructura, cuáles son las inquietudes fundamentales y las tecnologías apropiadas para cada uno de los sectores. En él se mencionan los elementos fundamentales de las tecnologías para el desarrollo de infraestructura.
IC: En su política de divulgación y promoción de la capacitación de ingenieros civiles sobre aplicaciones tecnológicas, ¿tienen opciones para transmitir conocimiento a distintas generaciones de profesionales?
LEMN: En general, los ingenieros de más edad lo que consideramos fundamental es la satisfacción de necesidades de la sociedad; también en términos generales, los ingenieros jóvenes buscan la novedad y la aplicación de la tecnología para usarla en problemas muy cercanos y de ejecución inmediata.
Identificar tecnologías para abordar los problemas centrales del país
IC: ¿Cómo ve el futuro de la ingeniería civil en México en términos de la aplicación de las tecnologías emergentes?
LEMN: Lo veo muy favorable. Los mexicanos somos muy dados a crear soluciones particulares de manera muy eficiente; con esto me refiero a que muchas veces no necesitamos grandes equipos, grandes inversiones –algo que podría ser común en otros países– y logramos resultados bastante eficientes en el uso de nuestras tecnologías.
IC: ¿Conoce algunos países en donde el desarrollo de la tecnología esté muy avanzado o a la vanguardia en materia de infraestructura y se puedan tomar como modelo?
LEMN: Evidentemente, los países desarrollados son los que más avanzados están en tecnologías. Dos ejemplos son China, que cuenta con tecnologías para grandes obras de infraestructura, y Estados Unidos, con sus robots que manejan los equipos de construcción; esas tecnologías están muy avanzadas, muy maduras. En México no lo tenemos, pero no es requerido, pues los recursos de esos países son mucho más abundantes que los mexicanos, y las obras de infraestructura aquí son sencillas y escasas; la mano de obra, que es cara allá, es barata aquí. Entonces no es tan demandante el tener robots, por ejemplo; puede ser conveniente porque el robot no se equivoca y no pierde el tiempo, usa la máquina de forma mucho más eficiente, pero no resulta ser una prioridad tan fuerte como lo puede ser en otras culturas.
IC: En términos de tecnología, ¿se está invirtiendo en México lo necesario?
LEMN: Ahora en el país hemos tenido una baja en cuanto a inversión y a actividad en la ingeniería, y no se ve que vaya a resolverse pronto. Entonces, si no hay obras, difícilmente va a haber experiencia y difícilmente habrá ingenieros capacitados en esta área de vanguardia.
IC: ¿Qué cambios cree que se darán?, ¿cuáles serán los más significativos en los próximos 10 o 20 años en materia de aplicación de tecnología?
LEMN: Pienso que incluso no en los próximos 10, sino en los próximos dos años la intensidad de avances en las herramientas digitales va a ser fundamental. Habrá mucha más participación de estas, sobre todo blockchain, inteligencia artificial, metaverso... para poder gestionar y gerenciar las obras de una manera más eficiente. Esto requiere, evidentemente, capacitación que no tenemos aún en la planta de ingenieros existente.
IC: Así como hay entusiasmo en la aplicación de avances, cambios tecnológicos, también debe haber resistencia para la aplicación de nuevas tecnologías. ¿Cómo se maneja?
LEMN: Bueno, es un fenómeno humano la resistencia al cambio. La gente más joven es más abierta a experi-
u La modelación es una tecnología que no es única; hay modelos para diferentes aspectos, pero el concepto detrás es el mismo: tratar de ensayar en la computadora soluciones propuestas sin necesidad de llevar al campo esa solución y terminar probando en campo lo que no funcionó. En las modelaciones se pueden lograr avances muy interesantes en todo tipo de estructuras, desde edificaciones hasta cambios del entorno natural –lluvias, sequías, etcétera– para observar cómo se están comportando. Hay casos interesantes: desde mesas de análisis para sismos hasta túneles de viento que simulan características casi reales.
mentar, y ellos van a tomar la iniciativa. En general, las plataformas digitales son manejadas por jóvenes. Eso lo que demuestra es que son mucho más susceptibles de aceptar el cambio. El cambio no necesariamente es “doloroso”; puede tener dificultades al inicio, pero en cuanto se convence a la gente y esta empieza a tener algo de confianza, asimila el cambio con mayor facilidad; entonces, hay que darle facilidades a la gente para que se acerque al cambio y que no lo vea como una amenaza.
IC: Finalmente, a reserva de que usted quiera agregar algo como colofón, ¿qué recomendaciones haría a los jóvenes ingenieros civiles que están interesados en especializarse en el área tecnológica dentro de la profesión?
LEMN: Cada quien puede tener intereses diferentes. A alguien le puede gustar el gabinete y hacer los diseños y cálculos adecuados para cierto tipo de obra. A otros les encantará estar en la obra haciendo físicamente los cambios; en ambos casos la tecnología es dominante, por lo que nuevamente caemos en que si no tenemos la oportunidad de hacer ingeniería, difícilmente vamos a poder lograr las experiencias y los avances.
El ingeniero civil en general tiene muy arraigado el concepto de servir a la sociedad, y esto se logra cambiando la naturaleza para lograr mejores condiciones de vida, sea haciendo obras hidráulicas, vías de comunicación, instalaciones especiales para manejo de energía o desechos, intercambio de mercancías; ciudades con vivienda, educación, salud y servicios e infinidad de obras de propósito específico… a fin de cuentas, todo lo que se ve alrededor tiene o debería tener la intervención de la ingeniería civil; organizaciones como el CICM permiten lograr mejores niveles de vida a los habitantes, siempre respetando los sistemas ambientales, tan críticos en nuestro momento histórico
Entrevista de Daniel N. Moser.
¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a helios@heliosmx.org
ILDEFONSO LÓPEZ
GONZÁLEZ
Maestro en Ingeniería. Docente en la Facultad de Ingeniería de la Universidad La Salle. Trabajó en la Conagua y fue director de Proyectos de Drenaje del Sacmex.
Chalco: un problema
Las inundaciones recientes en Chalco, Estado de México, no son un evento aislado, sino el resultado de una serie de factores acumulados y, en gran medida, previsibles. Las fuertes lluvias, sumadas a un sistema de drenaje insuficiente y al crecimiento desordenado de la urbanización han creado un escenario de vulnerabilidad constante en esta zona. Para comprender el problema, se debe analizar el contexto histórico de Chalco, que ha moldeado su desarrollo y sus desafíos.
Chalco, cuyo nombre proviene del náhuatl chãlco, que significa “en el lugar de los chalcas”, se localiza al oriente de la Ciudad de México, a 2,240 msnm. Es una región habitada desde tiempos prehispánicos que se distinguió por la producción del maíz que los mexicas consumían. Formaba parte de un sistema lacustre que incluía los lagos de Xaltocan, Zumpango, Texcoco, Xochimilco y, desde luego, Chalco. Este sistema hidrológico natural, en conjunto con obras hidráulicas construidas en la época prehispánica, como las albarradas, ayudaba a regular y controlar las aguas para mitigar inundaciones (figura 1). Con la llegada de los españoles, este delicado equilibrio fue alterado. La desecación de los lagos y la construcción de canales y drenajes, con lo cual se pretendía transformar la cuenca lacustre en tierras cultivables, cambió radicalmente la dinámica hídrica de la región. Chalco originalmente fue un lugar rico en recursos hídricos, pero comenzó a experimentar problemas provocados por un manejo inadecuado del agua, sumado al cambio de uso de suelo en gran parte de su superficie. Por su ubicación geográfica, durante la época colonial Chalco se convirtió en un centro agrícola y comercial. Oficialmente, el municipio fue creado el 31 de enero de 1824 con el nombre de Chalco de Díaz Covarrubias.
El crecimiento urbano y la infraestructura
En las últimas décadas, Chalco ha experimentado un crecimiento urbano acelerado, impulsado por la expansión de la mancha urbana de la Ciudad de México y el desarrollo de zonas industriales y residenciales. Su población ha crecido significativamente; lo que alguna vez fue una zona semirrural se convirtió en un área densamente poblada. En el año 2020, el Instituto Nacional de Estadística y Geografía registró 400,057 habitantes. Este crecimiento ha sido, en gran medida, desordenado, caracterizado por asentamientos irregulares y por la construcción de viviendas en áreas que carecen de servicios básicos adecuados. Aunque los planes de
1 Calzada de Tepeyacac
2 Calzada de Tlacopan
3 Calzada de Iztapalapa
Lago de Texcoco
La cuenca de México hacia 1519 a la llegada de los españoles
desarrollo municipal (PDM) vigentes intentan poner un orden al crecimiento urbano, la falta de seguimiento a la planificación integral ha provocado que muchas de estas nuevas áreas residenciales se desarrollen en zonas de alto riesgo, como lechos de antiguos cuerpos de agua o terrenos propensos a inundaciones (figura 2). La infraestructura de Chalco no ha evolucionado al mismo ritmo que su expansión demográfica y económica. El sistema de drenaje, que fue diseñado para una población mucho menor y para condiciones climáticas menos
Figura 1. Gran Lago de México en 1519.
problema previsible
extremas, se encuentra desbordado, sin mantenimiento y obsoleto. Al ser un drenaje combinado, las tuberías resultan insuficientes para manejar el agua pluvial, misma situación de las plantas de bombeo. Además, con la expansión urbana se han invadido áreas naturales que antes absorbían el exceso de agua, como humedales y zonas agrícolas, y así se ha reducido aun más la capacidad del terreno para manejar las lluvias intensas.
La falta de mantenimiento periódico y la acumulación de basura y residuos sólidos en las alcantarillas también agravan el panorama.. A estos problemas se suma la sobreexplotación de los mantos subterráneos del Valle de México –pues el suministro del agua potable proviene mayormente de dicha fuente–, que ha generado asentamientos del terreno hasta de 40 cm anuales en el caso más crítico.
Las nuevas obras de drenaje han sido insuficientes o no se han construido oportunamente para respaldar o sustituir las existentes que han cumplido su vida útil, lo que ha llevado a soluciones temporales que no abordan las causas del problema.
Este crecimiento descontrolado y la falta de inversión en infraestructura adecuada han creado un círculo vicioso: cada vez que hay una tormenta fuerte, las inundaciones son más severas, afectan a más personas y causan mayores daños materiales, pues solo se aplican soluciones de emergencia. A medida que la población continúa creciendo y las lluvias intensas se vuelven más frecuentes debido al desorden climático, la situación en Chalco se torna cada vez más insostenible.
El impacto de las lluvias recientes
Chalco tiene un clima templado subhúmedo con verano largo; las lluvias se presentan de mayo a octubre con precipitaciones mayores en julio y agosto (figura 3). Las lluvias intensas de julio-agosto de 2024 han puesto en evidencia la fragilidad de la infraestructura de Chalco y la falta de preparación ante fenómenos climáticos extremos: los sistemas de drenaje colapsaron, lo que provocó inundaciones severas en diferentes colonias. Barrios enteros quedaron bajo el agua, con niveles que en algunos casos superaron el metro de altura, dejando a miles de personas atrapadas en sus hogares o forzadas a evacuarlos. Las calles, convertidas en ríos imprevistos, paralizaron la movilidad y afectaron no solo a los residentes, sino también las actividades comerciales y laborales. En la figura 3 se aprecia una lámina de 125 mm de lluvia acumulada en el Valle de México desde el 20 de julio
Zona afectada en agosto de 2024 San Miguel Jacalones
Chalco de Díaz Covarrubias
Figura 2. Localización del municipio de Chalco de Díaz Covarrubias, Estado de México, y área de afectaciones por inundaciones en agosto de 2024.
hasta el 18 de agosto, periodo en el que ocurrió la inundación en Chalco. Si se compara con la máxima mensual registrada en la estación Chalco para los meses de julio y agosto, se puede ver que fue menor; el problema fue que la mayor parte se concentró en los primeros días del mes de agosto, con lluvias antecedentes importantes. Las consecuencias han sido tremendas: cientos de viviendas han sufrido daños irreparables y muchas familias han perdido enseres domésticos y bienes materiales esenciales. Además, las inundaciones han provocado cortes en el suministro de electricidad y agua potable, lo que agrava la situación para los habitantes de la zona. Los mercados locales y tiendas de abarrotes han sido arrasados por el agua, lo cual ha afectado el abastecimiento de alimentos y productos básicos. En términos de salud pública y saneamiento, la acumulación de agua estancada ha incrementado el riesgo de enfermedades transmitidas por vectores (infecciones que se transmiten a los seres humanos por medio de organismos vivos, que ingieren microorganismos de la sangre de otros seres vivos y luego los transmiten a través de sus picaduras), como el dengue, así como de infecciones gastrointestinales, debido al contacto con aguas contaminadas por disponer de un drenaje combinado.
El impacto psicológico también ha sido considerable. La incertidumbre y el miedo a futuras lluvias han generado estrés y ansiedad entre los residentes, que viven con la constante preocupación de que una nueva tormenta comprometa aún más la situación. Resulta evidente la falta de un plan de contingencia resiliente y efectivo que proteja a la población, resuelva el problema
Jardines de Chalco
PB La Caldera Q=40m3/s
Chalco: un problema previsible
Fuente: SMN, 2024.
Figura 3. Precipitación máxima mensual registrada en la Estación 15020 Chalco, en milímetros, con datos de 1961-2017, y lluvia acumulada en el Valle de México del 20 de julio al 18 de agosto de 2024.
Dren General del Valle PB La Caldera, Q= 40 m3/s
ConductoTúnelRíodelaCompañía(TRC) delRíodelaCompañía
Valle de Chalco Solidaridad
Volcán de Xico
Cerro del Elefante
Río de la Compañía
PB No. 12 Colector Solidaridad (proyecto) Chalco zona inundada, agosto de 2024
y minimice las pérdidas. A pesar de que las autoridades han instaurado operativos de emergencia, como el despliegue de equipos de bombeo y desazolve, así como la habilitación de refugios temporales, las medidas han sido insuficientes frente a la magnitud del desastre, toda vez que no se ha logrado abatir los niveles de agua durante más de 20 días.
Las lluvias recientes no solo han subrayado las deficiencias del sistema de drenaje, sino que han evidenciado una carencia de estrategias preventivas por parte de los gobiernos local y estatal, a pesar de estar descrito el problema y el riesgo en el PDM 2022-2024. La falta de inversión en infraestructura adecuada y en sistemas de alerta temprana ha convertido a las lluvias en una amenaza recurrente para la seguridad y el bienestar de la población de Chalco.
Un problema previsible y por lo tanto evitable El caso de Chalco es un claro ejemplo de un problema que ha sido previsible a lo largo del tiempo. Las inundaciones recurrentes en esta región no son el simple resultado de fenómenos naturales inevitables, sino el producto de una serie de decisiones y omisiones por parte de las autoridades y la sociedad en su conjunto. Durante décadas se han ignorado las advertencias de expertos en urbanismo e ingeniería hidráulica, quienes han señalado repetidamente las deficiencias en la planificación urbana, la falta de mantenimiento de la infraestructura y la necesidad de actualizar el sistema de drenaje para enfrentar un entorno climático cada vez más impredecible. Por ejemplo, el PDM 2022-2024 incluye a las colonias San Miguel Jacalones I y II, Culturas de México y Jardines de Chalco como zonas susceptibles de inundaciones, e incluye como única medida de mitigación el mantenimiento a la red de drenaje, una tarea que, a la luz de los hechos, no se realizó.
En particular, durante la administración federal del periodo 1988-1994 Chalco experimentó un cambio significativo en su desarrollo urbano. En ese lapso, como parte de una política de expansión industrial y urbana, se promovieron proyectos que incentivaron la migración hacia zonas periféricas del Valle de México, como Chalco. El gobierno federal, en su afán de impulsar el crecimiento económico, fomentó la construcción de desarrollos habitacionales masivos en áreas que no contaban con la infraestructura necesaria para soportar un incremento tan rápido de la población. Esto incluyó la urbanización de terrenos que históricamente habían funcionado como zonas de amortiguamiento natural para las aguas pluviales. La falta de una visión integral y de largo plazo, combinada con la necesidad política de mostrar resultados rápidos, resultó en la creación de barrios que, desde su origen, eran vulnerables ante las inundaciones.
Chalco también padece las consecuencias de una extracción intensiva de agua del subsuelo por la perforación de pozos, que ha provocado asentamientos por la sobreexplotación del acuífero Chalco-Amecameca. Este fenómeno genera hundimientos regionales hasta de 40 cm anuales y provoca una reducción en la capacidad de los sistemas de drenaje para evacuar el agua de manera efectiva, ante la presencia de contrapendientes en los tubos y daños al pavimento e infraestructura. Con ello se incrementa aun más el riesgo de la zona a inundarse si no se resuelve el problema desde sus orígenes. Las pendientes naturales del terreno se han alterado y han causado que el agua de lluvia se estanque en zonas que antes no eran propensas a inundaciones, situación que puede agravarse si no se toman decisiones y acciones inmediatas.
El crecimiento urbano desordenado y la invasión de áreas de alto riesgo, como las llanuras aluviales y los antiguos cuerpos de agua, agravaron la vulnerabilidad de Chalco frente a las lluvias. Estos problemas eran pre-
Figura 4. Esquema general de la infraestructura de drenaje.
Chalco: un problema previsible
decibles, pero también existían múltiples oportunidades para mitigarlos a través de políticas públicas adecuadas, una planificación urbana más rigurosa y una inversión sostenida en infraestructura. La falta de voluntad política, la escasez de recursos destinados a proyectos de largo plazo y la visión de corto plazo han llevado a que estas soluciones se pospongan indefinidamente.
Si se observa la figura 4, Chalco descarga sus aguas combinadas al Río de la Compañía a través de la planta de bombeo número 12; sin embargo, esto no fue posible por el taponamiento de su principal colector, lo que ocasionó una inundación importante. Pero Chalco está flanqueado por dos túneles profundos de 5 m de diámetro cada uno que bien pueden funcionar como alternativas en caso de emergencias, siempre y cuando se construyan las obras necesarias para descarga y control. Ambos túneles llegan a la planta de bombeo La Caldera, que eleva el agua al Dren General del Valle y continúa de forma superficial.
Otra opción es el aprovechamiento del agua de lluvia con áreas o estanques de retención para regulación del escurrimiento y la restauración de áreas naturales como los humedales, que actúan a manera de esponjas naturales durante las lluvias. Resulta necesaria la ampliación y modernización del sistema de drenaje, con la posibilidad de proponer una red separada para la lluvia y la conclusión del colector Solidaridad.
El papel del gobierno y los organismos responsables del agua
El gobierno y los organismos responsables de la gestión del agua desempeñan un papel fundamental en la prevención y mitigación de las inundaciones en Chalco. Sin embargo, su actuación ha sido, en muchos casos, insuficiente y fragmentada. La falta de una política pública coherente y a largo plazo para el manejo integral del agua ha resultado en soluciones parciales que no abordan de manera efectiva las causas subyacentes del problema. Aunque se han ejecutado algunas obras de infraestructura, como la construcción de canales de alivio y estaciones de bombeo, estas acciones han sido reactivas, diseñadas para mitigar las crisis inmediatas. Si el problema de las inundaciones en Chalco no se aborda de manera integral tomando en cuenta todas la variables señaladas, cualquier solución de drenaje será insuficiente y no habrá sistema que lo resuelva. En el problema han influido las decisiones de las autoridades, pues se ha generado un impacto en el entorno natural que resulta en una zona deprimida con cada vez más asentamientos del terreno que incrementan gradualmente el área de riesgo por inundación. Además, la falta de coordinación entre los diferentes niveles de gobierno –municipal, estatal y federal– y entre los organismos encargados del agua ha llevado a una gestión ineficaz y desarticulada, donde las responsabilidades se diluyen y las soluciones integrales brillan por su ausencia.
Por otro lado, los organismos encargados de la gestión del agua han enfrentado dificultades significativas debido a la escasez de recursos financieros y humanos, lo que limita su capacidad para realizar el mantenimiento adecuado del sistema de drenaje y ejecutar proyectos de infraestructura esenciales. Además, la falta de monitoreo y control sobre el crecimiento urbano ha permitido la proliferación de asentamientos en zonas de riesgo y aumentado la vulnerabilidad de la población ante eventos climáticos extremos. Es urgente que el gobierno y los organismos responsables contemplen no solo la modernización de la infraestructura existente, sino también la implementación de políticas de gestión sostenible del agua, la regulación del uso del suelo y la educación de la comunidad sobre la importancia de la conservación y el manejo adecuado de los recursos hídricos.
Conclusión
Chalco no es solo reflejo de un problema local: es un recordatorio de los desafíos que enfrentan muchas regiones en México debido a la combinación de crecimiento urbano desordenado, infraestructura inadecuada y cambios en los patrones climáticos. Las inundaciones en Chalco no deberían ser una sorpresa, sino un llamado a la acción, a ser proactivos para abordar las causas subyacentes y construir un futuro más seguro y sostenible para sus habitantes.
Es fundamental que las autoridades comprendan que las inundaciones en Chalco no son un destino inevitable. Con una gestión adecuada, una inversión enfocada en la resiliencia y un cambio en la manera en que se aborda el desarrollo urbano es posible transformar la vulnerabilidad de la región en una oportunidad para construir un futuro más seguro y sostenible. La experiencia de Chalco debe servir como un llamado a la acción para evitar que otras comunidades enfrenten un destino similar.
Finalmente, las instituciones relacionadas con el manejo del agua, drenaje y saneamiento deben tener en cuenta los daños económicos generados por una inundación a todas luces previsible. A manera de comparación, de acuerdo con la Base de Datos de Desastres Naturales del BID (2019), los daños económicos por inundaciones en América Latina y el Caribe, de 1980 a 2018, se estiman en 44,070 millones de dólares, recursos que deberían haberse dedicado al mantenimiento y adecuación de infraestructura para resolver el problema oportunamente
Referencias
Gobierno de Chalco (2022). Plan de Desarrollo Municipal 2022-2024. Chalco, Estado de México. Servicio Meteorológico Nacional, SMN (2024). Registro de precipitaciones 1961-2017. Estación Chalco 15020. Banco Interamericano de Desarrollo BID (2019). The International Disasters Database.
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AGUSTÍN MELO JIMÉNEZ
Ingeniero industrial con diplomado en BIM, estudios de maestría en Planeación y doctorado en Ingeniería Aplicada. Profesor de Metodología de la Planeación en la UNAM.
JOSÉ JAVIER
AGUILAR ZEPEDA
Ingeniero constructor con maestría en BIM. Profesor de Gerencia de Proyectos de Ingeniería Civil en la UNAM.
RICARDO ANDRÉS GONZÁLEZ VÁZQUEZ
Ingeniero civil con maestría en BIM y en Dirección y Administración de Empresas. Profesor de Gerencia de Proyectos de Ingeniería Civil en la UNAM.
BIM en el puente Nichupté
Innovación en infraestructura carretera
El presente artículo tiene como objetivo destacar las ventajas de la aplicación de metodologías avanzadas como BIM, enfatizando los beneficios tangibles que se obtienen a través de su uso al facilitar la colaboración y comunicación entre todos los actores involucrados en el proyecto. No se trata únicamente del uso de la tecnología en sí, sino de cómo su correcta implementación puede transformar la gestión de proyectos de infraestructura para mejorar la eficiencia, transparencia y coordinación a lo largo de todas las fases del ciclo de vida del proyecto.
Los grandes proyectos de infraestructura exigen una gestión eficaz de la información y de los procesos de trabajo para facilitar la colaboración entre todos los actores involucrados, con el fin de mejorar la coordinación, eficiencia y sostenibilidad para alcanzar los objetivos propuestos. La implementación del modelado de información para la construcción (BIM) en el proyecto del puente vehicular Nichupté en Cancún, Quintana Roo, establece un precedente en la transformación de la planeación, diseño y ejecución de proyectos de infraestructura carretera en México.
BIM (building information modeling) es un conjunto de metodologías, tecnologías y estándares que permiten planear, diseñar, construir, operar y mantener infraestructuras de manera colaborativa en un entorno virtual mediante el uso de sistemas integrados y tecnologías de la información. Su objetivo principal es optimizar los procesos de desarrollo de infraestructura mediante la gestión de toda la información del proyecto en un entorno común de datos (common data environment, CDE), creado y actualizado por todos los interesados. Esto permite una mayor transparencia y rendición de cuentas, una reducción significativa de costos y tiempos,
el aseguramiento de la calidad y, en general, una mayor eficiencia en todas las fases del proyecto.
El uso de BIM se inició en la década de 1970, pero su adopción global se aceleró en los años 2000. Hoy en día es una herramienta fundamental en la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción en escala mundial. En México, su implementación ha sido un proceso gradual y en desarrollo, en el que participan los sectores público y privado. En febrero de 2024 se publicó en el Diario Oficial de la Federación la “Norma técnica que regula el Modelado de Información de la Construcción en proyectos de obra pública de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes”, donde se establece que todos los proyectos con inversión superior a 100 millones de pesos deberán desarrollarse con la metodología BIM, lo que abre una oportunidad única para su aplicación generalizada.
Caso de estudio: puente vehicular Nichupté
El primer proyecto de infraestructura carretera en México en aplicar la metodología BIM es el puente vehicular Nichupté, ubicado en Cancún, Quintana Roo. El proyecto se desarrolla a través del Sistema Lagunar Nichupté con
Principales componentes
8.8 km
2 carriles de circulación
1 carril reversible
1 ciclovía
Sistemas ITS
2 entronques
Colosio y Kukulcán
1 Sistema de iluminación
Programas de mitigación ambiental
Figura 1. Puente vehicular Nichupté.
una longitud total de 8.8 km e incluye la construcción de dos entronques (Colosio y Kukulcán), así como una estructura que abarca tres zonas: terrestre, de manglar y lagunar. Comunica la zona hotelera con la zona urbana, con lo cual se constituye en una nueva vía de acceso rápida, segura y eficiente para residentes locales y para turistas (figura 1).
La estructura del puente está integrada por 1,269 pilas, 986 columnas, 43 zapatas, 252 cabezales y 1,654 trabes: 884 de 35 m, 770 de 42 m y 278 claros de losas. Debido a la presencia de una caverna con un diámetro de más de 60 m, se incluyó la construcción de un puente en arco metálico con un claro de más de 100 m entre los apoyos 68 y 71. El proyecto incluye en su totalidad 22,000 m de guarniciones y parapetos, sistemas inteligentes de transporte, señalización e iluminación.
Este proyecto representa la obra de infraestructura carretera en México con la mayor inversión para compensación, restauración y mitigación ambiental, con una asignación de recursos de más de 580 millones de pesos. Es la segunda estructura en el mundo en utilizar un sistema constructivo top down para proteger áreas de manglar y el primer proyecto de infraestructura carretera en el país en implementar la metodología BIM.
Plataforma BIM
La plataforma BIM utilizada en el puente vehicular Nichupté (figura 2) permite una gestión colaborativa y eficiente de todos los aspectos del proyecto, que integra procesos y flujos de información en un CDE, lo que facilita el intercambio, la actualización y disponibilidad de la información en tiempo real, con lo que garantiza una mayor transparencia y eficiencia en la toma de decisiones.
Gestión de documentos
Esta plataforma permite almacenar y organizar toda la documentación del proyecto de manera centralizada desde la fase de preparación hasta su ejecución. Los documentos se encuentran codificados y organizados para facilitar su consulta en cualquier momento, lo que reduce significativamente la pérdida de información y mejora la eficiencia en la gestión documental.
La estructura para la gestión de documentos permite incluir la información administrativa que se genera en las fases de preparación, licitación, adjudicación, contratación y seguimiento de estimaciones. La información técnica incorpora los estudios y proyectos en versiones editables y escaneados con firmas de autorización, así como reportes de calidad y minutas de cambios de proyecto.
Programa de actividades y seguimiento del avance físico
La gestión del programa general de actividades y el seguimiento del avance físico se realizan mediante el uso de software especializado, en el que se desarrollan cronogramas detallados con asignación de tareas y recursos, lo que facilita el seguimiento continuo del progreso físico del proyecto. Esto ayuda a asegurar que las actividades se realicen según el plan y se puedan tomar decisiones informadas en caso de desviaciones. En el caso del puente vehicular Nichupté, esto ha permitido realizar actualizaciones rápidas y precisas del programa de ejecución, analizar rutas críticas y evaluar escenarios de riesgo y costos derivados de la presencia de karsticidad en la zona del proyecto, fenómeno que ocasionó retrasos en el proceso constructivo y obligó, incluso, a incorporar una estructura de puente en arco metálico con un claro de más de 100 metros para librar una caverna localizada entre los apoyos 68 y 71.
Visualización y análisis
mediante renders y modelos 3D Los renders constituyen representaciones gráficas digitales de alta precisión y realismo de un proyecto o diseño y se generan a partir de modelos tridimensionales. Estas imágenes se crean utilizando software de visualización avanzado que simula con gran detalle cómo se verá el proyecto en el mundo real, incorporando aspectos críticos como la iluminación, materiales, texturas y sombras (figura 3). Los renders son herramientas fundamentales para visualizar y evaluar el proyecto en su totalidad antes de su construcción; facilitan la comunicación de ideas y conceptos tanto para la toma de decisiones por parte de
Figura 2. Plataforma BIM.
las autoridades como para la difusión de la información a las partes interesadas.
En el contexto de la gestión de proyectos de infraestructura, los renders desempeñan un papel crucial en diversas fases del ciclo de vida del proyecto, desde la planeación, análisis y evaluación de alternativas hasta la obtención de permisos y autorizaciones. Son esenciales para la presentación y comunicación efectiva del proyecto ante diferentes audiencias, incluyendo inversionistas, organismos reguladores y el público en general.
Durante la fase de planeación y diseño del puente vehicular Nichupté, los renders representaron una herramienta estratégica para evaluar diversas opciones de diseño, optimizar la integración del proyecto en el entorno natural del Sistema Lagunar Nichupté y comunicar de manera efectiva las soluciones propuestas a grupos sociales y autoridades. Su uso permitió demostrar visualmente cómo el puente respetaría el ecosistema circundante y se integraría a él,, lo que favoreció la aceptación del proyecto por parte de autoridades y grupos sociales, al tiempo que facilitó la gestión de permisos y autorizaciones ambientales.
Por su parte, los modelos BIM 3D son representaciones digitales tridimensionales de alta precisión que permiten visualizar la configuración y organización espacial del proyecto en su totalidad, integrando todos los elementos que lo componen. En el caso del puente
vehicular Nichupté, se desarrolló un modelo federado de la estructura que incorpora detalles estructurales específicos de todos sus componentes, como pilas, columnas, cabezales, trabes, losas, parapetos, señalización y sistemas de control e iluminación, entre otros (figura 4). Este enfoque integral permitió visualizar, analizar y planear con precisión las actividades de construcción antes de iniciar cualquier trabajo físico en el sitio.
El nivel de desarrollo utilizado para el modelo BIM 3D fue el LOD 350, que incluye el modelado detallado del armado de acero de los elementos principales. Este nivel de desarrollo facilita la identificación y corrección temprana de fallas de diseño e interferencias, lo que resulta en ahorros significativos de tiempo y costo durante la fase de construcción.
Las simulaciones constructivas BIM 4D permiten la integración del modelo BIM 3D en el cronograma detallado de ejecución; se crea así una herramienta avanzada para la planeación, seguimiento y control del proceso constructivo. A través de estas simulaciones, es posible visualizar el progreso del proyecto en tiempo real, comparando el avance previsto en la línea base con el estado real de la obra en cualquier momento (figura 5). Esta capacidad de análisis dinámico facilita la identificación temprana de desviaciones respecto al programa original y permite la implementación oportuna de medidas correctivas y la optimización de recursos, lo
Figura 4. Modelos 3D.
Figura 3. Renders.
Puente vehicular Nichupté y puente en arco
Sistema top down
u Las simulaciones constructivas BIM 4D permiten la integración del modelo BIM 3D en el cronograma detallado de ejecución; se crea así una herramienta avanzada para la planeación, seguimiento y control del proceso constructivo. Con estas simulaciones es posible visualizar el progreso del proyecto en tiempo real y comparar el avance previsto en la línea base con el estado real de la obra. Esta capacidad de análisis dinámico facilita la identificación temprana de desviaciones respecto al programa original y permite la implementación oportuna de medidas correctivas y la optimización de recursos.
cual contribuye a minimizar retrasos y costos asociados a cambios no previstos.
La plataforma proporciona también un entorno avanzado para el seguimiento y control financiero del proyecto a través de la integración BIM 5D, que expande la funcionalidad del modelo tridimensional (3D) y su dimensión temporal (4D) al incluir la dimensión de costos (5D). Esta integración permite una visualización exhaustiva y detallada de los volúmenes del proyecto; facilita una estimación precisa del costo y optimiza la planeación, programación y gestión de recursos. Al vincular directamente los datos de cantidades de obra con el cronograma de ejecución y el modelo 3D, el enfoque BIM 5D mejora significativamente la capacidad de identificar y mitigar riesgos financieros, ajustar presupuestos en tiempo real y optimizar el uso de los recursos, lo que garantiza un control más riguroso del desempeño económico del proyecto. Para el modelado, renderizado y simulaciones constructivas se requiere contar con equipos de alto rendimiento, que incluyan procesadores avanzados como Intel i7, AMD Ryzen 7 o superiores, con un mínimo de 32 GB de RAM para manejar modelos complejos de manera fluida. Es fundamental el uso de tarjetas gráficas potentes, como las NVIDIA Quadro o las RTX 30xx, capaces de soportar renderizado en tiempo real, además de discos SSD de al menos 1 TB para una rápida gestión de grandes volúmenes de datos. Para la
conectividad, se recomiendan redes de alta velocidad (1 Gb/s o más), especialmente cuando se trata de la transferencia de datos entre equipos y servidores. Los sistemas de refrigeración son esenciales para evitar el sobrecalentamiento durante tareas intensivas como el renderizado y las simulaciones 4D y 5D.
El acceso a la información puede hacerse a través de una interfaz web. Esto permite que usuarios con equipos de menor capacidad puedan visualizar y consultar la información del proyecto sin requerir las especificaciones de hardware mencionadas, lo que facilita la disponibilidad de la información en tiempo real.
En resumen, la implementación de la metodología BIM en el proyecto del puente vehicular Nichupté ha proporcionado una plataforma de gestión integral que centraliza y coordina todos los aspectos del proyecto, desde su fase de diseño y construcción hasta su posterior operación y mantenimiento, mediante la unificación de datos y la colaboración entre todos los interesados. El uso de los tableros de control automatizados basados en una única fuente de datos ha facilitado la elaboración eficiente de informes, y reducido al mínimo la posibilidad de errores para asegurar la consistencia y precisión de la información. Esta integración ha resultado en una mayor transparencia, una toma de decisiones informada y una gestión de recursos más eficiente, todo lo cual ha contribuido al éxito general del proyecto.
Conclusiones
Es fundamental insistir en que la adopción de estas metodologías debe ir acompañada de un robusto proceso de gestión del cambio que involucre la capacitación y formación continua de equipos multidisciplinarios de expertos en el sector, abarcando desde las etapas iniciales de planeación y diseño hasta la operación y mantenimiento de la infraestructura. Solo a través de una estrategia integral se podrán maximizar los beneficios y alcanzar los objetivos de los proyectos de manera efectiva y sostenible
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Figura 5. Simulaciones constructivas BIM 4D.
PAULINA BECK
Directora legal de Energía Real.
XIMENA CANTÚ
Directora de Sustentabilidad de Energía Real.
LOURDES
HERNÁNDEZ
Directora de Operación de Energía Real.
CARLOS RODRÍGUEZ
Gerente de Preconstrucción de Energía Real.
ALEJANDRO TERÁN
Director de Construcción.
Energía solar en México, una perspectiva integral
La Agencia Internacional de Energía estima que la capacidad instalada de energías limpias aumentó un 50% en el año 2023; 75% de ese aumento fue energía solar. El aprovechamiento de recursos renovables también se ha incrementado en México. Uno de los medios más populares es el uso de paneles fotovoltaicos, particularmente con proyectos en sitio o en generación distribuida. Esta modalidad, en la que el sistema fotovoltaico se coloca dentro de las instalaciones del consumidor final, ha tenido un crecimiento de 30-35% anual en los últimos cinco años y suma una capacidad instalada de 3,361 MW al 2023 (IEA, 2024).
La generación distribuida se define en la Ley de la Industria Eléctrica de 2014 como un esquema de generación de energía eléctrica a pequeña escala (<500 kW en corriente alterna), donde el usuario toma la figura de generador exento, en referencia a la exención para obtener permiso de generación de energía eléctrica de la Comisión Reguladora de Energía (CRE) o autorización alguna por parte de la Secretaría de Energía.
Las regulaciones secundarias, que tienen por objeto establecer los lineamientos generales en generación distribuida y las especificaciones técnicas requeridas para este tipo de proyectos, fueron diseñadas por la CRE y publicadas en marzo de 2017. Estas incluyen: disposiciones administrativas de carácter general, modelos de contrato, metodología de cálculo de contraprestación y especificaciones técnicas generales. En esta modalidad, el único trámite necesario es la firma de contratos de interconexión y de contraprestación con la Comisión Federal de Electricidad (CFE), que definen los términos para la conexión de la central fotovoltaica a las redes de distribución y el cálculo de la contraprestación que la CFE deberá otorgar al generador exento por la energía que la central exporte a la red.
Con la excepción de algunos proyectos complejos, por ejemplo, de tipo “car port”, la instalación de una central de generación distribuida no requiere licencias de construcción ante autoridades municipales o estatales, ya que los equipos se colocan en estructuras existentes, como los techos de fábricas y edificios comerciales.
Retos para el diseño e instalación de una central solar
El diseño de una central solar enfrenta varios retos que deben ser abordados para asegurar su eficiencia, viabi-
lidad económica y sostenibilidad a largo plazo. Los factores geográficos y climáticos son de especial importancia; debe considerarse la topografía, orientación, temperaturas máximas durante el día y la presencia de sombras generadas por obstáculos en el presente y proyectados a futuro, principalmente en zonas urbanas. Por otro lado, la selección de materiales y tecnología son fundamentales, ya que debe asegurarse su calidad y funcionalidad por lo menos a 25 años.
El crecimiento de la generación distribuida en México ha superado al crecimiento del número de profesionistas especializados en el sector. Mientras que los conocimientos necesarios pueden adquirirse en carreras no especializadas, es importante remarcar la necesidad de contar con profesionalización en el ámbito para favorecer el crecimiento orgánico y exponencial. Esto es relevante porque para poder obtener una respuesta favorable para la celebración de los contratos de interconexión y contraprestación con la CFE es necesario asegurarse de que la central eléctrica cumpla con todos los requisitos y normas existentes; contar con mano de obra calificada y acreditada para realizar estos trabajos y que los instaladores o contratistas a cargo de la central eléctrica cumplan con las siguientes certificaciones: EC0586.01, Instalación de sistemas fotovoltaicos en residencia, comercio e industria, y EC1181, Supervisión de sistemas fotovoltaicos en residencia, comercio e industria.
Lineamientos de instalación y medición
La legislación se aplica para la instalación de la central eléctrica, la generación de energía y el cumplimiento con el código de red para no alterar el sistema eléctrico nacional. Además de los requerimientos mencionados, también se deben cumplir los requisitos de construcción
y módulos fotovoltaicos; estos incluyen los requisitos generales para la construcción de módulos fotovoltaicos, los requisitos para módulos fotovoltaicos de película delgada y de silicio cristalino en cuanto a la calificación del diseño, así como los métodos de prueba de corrosión por niebla salina y de prueba ultravioleta para módulos fotovoltaicos. Además, se deben considerar otros requisitos relacionados con mediciones, cálculos, desempeño y eficiencia de los módulos fotovoltaicos.
En cualquier trabajo de instalación, la protección del personal y los espacios cobran gran relevancia. Es importante tomar en cuenta el cumplimiento de las normas de seguridad en el trabajo establecidas en la Ley Federal del Trabajo, el Reglamento Federal de Seguridad y Salud en el Trabajo, y cualquier otra disposición en materia de seguridad e higiene que resulte aplicable considerando las actividades que realizará el personal del contratista para la prestación de los servicios, como lo serían la NOM-002-STPS-2010, que trata sobre condiciones de seguridad-prevención y protección contra incendios en los centros de trabajo; la NOM-009-STPS-2011, de condiciones de seguridad para realizar trabajos en alturas; la NOM-017-STPS-2008 sobre los equipos de protección personal-selección, uso y manejo en los centros de trabajo, y la NOM-029-STPS-2011, respecto al mantenimiento de las instalaciones eléctricas en los centros de trabajo y condiciones de seguridad. Adicionalmente se puede requerir que los contratistas e instaladores:
1. Cumplan con políticas de salud y seguridad para la instalación y operación de centrales.
2. Que se instale de manera temporal un sistema contra incendios adecuado en relación con el tamaño de la obra.
3. Que se cuente con un supervisor encargado de la seguridad en sitio, quien deberá estar debidamente capacitado.
4. Que se cuente con un plan de respuesta a casos de emergencias y un plan de mitigación de riesgos a la seguridad física del personal que se encuentre en sitio.
Los ingenieros civiles en el análisis del sitio, diseño de estructura y gestión de proyectos La ingeniería civil desempeña un papel esencial en la evaluación de la viabilidad de un proyecto solar fotovoltaico, ya que se requiere como parte de cualquier proyecto analizar la zona de instalación, ya sea sobre una estructura existente de una nave industrial o de un inmueble residencial, o un desplante sobre terreno natural. En el caso de una instalación proyectada sobre una estructura existente, es recomendable contar con un dictamen estructural que respalde la integridad de la techumbre, donde se pueda apreciar el análisis de modelo matemático de la estructura sometida a las fuerzas establecidas por las normas aplicables y contar con el dato de carga viva disponible, ya que este será esencial
para concluir la viabilidad del proyecto. En las Normas Técnicas Complementarias (NTC), en la actualización de 2024, se incluye el siguiente extracto referente a generación distribuida:
“Cuando se coloquen equipos de poco peso en las azoteas y cubiertas ligeras, como pueden ser paneles solares, se podrá considerar su peso como parte de la carga viva nominal si su magnitud no es mayor que la carga viva instantánea y que estos equipos por su fragilidad no permiten el paso de personas sobre de ellos o la colocación de otros elementos que impongan carga viva en el mismo lugar. Además, deberán instalarse a una altura no mayor que 600 mm ni menor que 100 mm. Si no se cumple lo anterior, el peso de los equipos se deberá considerar explícitamente como carga muerta.”
Los comentarios de la NTC además mencionan que la práctica de sustituir el peso de los paneles solares dentro de las cargas vivas es común en varios códigos en Estados Unidos, como el ASCE-SEI-22 y el código de construcción de California (2022). Esto se debe a la fragilidad de los paneles solares, que impide que las personas caminen sobre ellos o coloquen objetos encima, y se crean áreas sin carga viva adicional. Además, se limita la altura a la que se instalan para evitar que haya carga viva debajo de ellos.
Otro de los requerimientos es la evaluación de los sistemas de montaje que fijarán los módulos a la estructura. Estos deberán contar con las memorias de ingeniería correspondientes que respalden su resistencia y correcto funcionamiento frente a las fuerzas aplicables. Tomando esto como base, y que la instalación de módulos no representa una carga de magnitud considerable para la estructura, si el edificio cumple con lo establecido se puede estimar viable la instalación del sistema. Por lo general, se deberá cumplir con lo establecido en la Norma Técnica Complementaria Sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, de abril de 2024; en el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal; en el Manual de Diseño de Obras Civiles de la CFE y en los reglamentos y normativas locales.
Para una instalación sobre terreno natural, se necesita evaluar el estudio de mecánica de suelos, el
Figura 1. Esquema de fuerza de viento sobre lámina.
Fuerza del viento
Abertura de la unión
Fuerza del viento
Movimiento horizontal de la unión
diseño de cimentación y la superestructura. Además, es imprescindible contar con el respaldo de un equipo de ingeniería civil.
Resiliencia de instalaciones fotovoltaicas: lecciones del huracán Otis
El 25 de octubre de 2023, el huracán Otis tocó tierra cerca del puerto de Acapulco y devastó las costas de Guerrero con vientos de hasta 270 km/h. Fue uno de los huracanes más fuertes registrados en el Pacífico mexicano. Los sistemas de vigilancia no anticiparon la magnitud de su fuerza destructiva, lo que resultó en pérdidas humanas y materiales significativas en Acapulco y áreas cercanas. Las condiciones climáticas cada vez más cálidas sugieren la posibilidad de que estos fenómenos naturales se produzcan con mayor frecuencia y fuerza en el futuro. Por esta razón, las centrales eléctricas deben diseñarse e instalarse de manera que puedan soportar eventos climáticos extremos.
Los techos de metal se utilizan en áreas con fuertes vientos porque pueden diseñarse fácilmente para soportar casi cualquier fuerza de elevación y levantamiento. En particular los engargolados son conocidos por su buen rendimiento en condiciones de vientos fuertes, aunque la abertura de la unión (figura 1) es el punto crítico. Debido en parte a su método de fijación y a su instalación entrelazada donde los paneles del techo se superponen y se fijan a la estructura del edificio mediante clips, la capacidad del viento para levantar el techo se ve disminuida.
Tomando como ejemplo una central solar que fue expuesta al huracán Otis, y considerando que el viento causa fuerzas ascendentes negativas cuando actúa sobre y a través del sistema fotovoltaico instalado en el techo, la dinámica de las fuerzas del viento pasó de la
u El crecimiento de la generación distribuida en México ha superado al crecimiento del número de profesionistas especializados en el sector. Mientras que los conocimientos necesarios pueden adquirirse en carreras no especializadas, es importante remarcar la necesidad de contar con profesionalización en el ámbito para favorecer el crecimiento orgánico y exponencial. Esto es relevante porque para poder obtener una respuesta favorable para la celebración de los contratos de interconexión y contraprestación con la CFE es necesario asegurarse de que la central eléctrica cumpla con todos los requisitos y normas existentes.
presión directa sobre el techo a la presión dividida tanto en el techo como en los módulos solares. El engargolado del techo metálico se reforzó con la instalación de las abrazaderas de la estructura de montaje de los módulos solares, con lo cual resistió las presiones ascendentes sobre el techo, y cumplió el desafío de asegurar los módulos solares al edificio.
En este escenario, esas fuerzas de succión se transfirieron al techo engargolado a través de las abrazaderas, como se muestra en la figura 2, luego desde los paneles metálicos del techo a los clips y a la estructura del edificio. En combinación, fueron lo suficientemente fuertes para evitar que los módulos solares se desacoplaran de los paneles de engargolado y evitaron que los módulos se desprendieran, al igual que el techo de la estructura del edificio, a diferencia de los edificios vecinos que quedaron, en su mayoría, sin techo.
Integración de energía solar y prácticas sostenibles para un futuro bajo en carbono
Reconociendo el impacto del cambio climático y para avanzar hacia la transición energética en el país, es esencial impulsar la energía solar, incentivar la descarbonización de las empresas y mitigar las emisiones derivadas del consumo de electricidad. Esto además permite a las compañías cumplan con sus objetivos ambientales, sociales y de gobernanza.
Para el criterio ambiental, la iniciativa Science Based Targets (SBTi, 2024) se convirtió en un estándar global con el cual las empresas establecen metas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). En México, más de 60 empresas se han comprometido con esta iniciativa y demuestran así estar alineadas con la reducción de emisiones de GEI requerida para limitar el aumento de la temperatura global por debajo de 2 ºC en comparación con las temperaturas preindustriales. Por esto es fundamental integrar prácticas sostenibles en cada fase de los proyectos, desde la planificación y el diseño hasta la construcción y el mantenimiento, asegurando que tanto la renovación como la nueva infraestructura contribuyan a un futuro más sostenible.
Figura 2. Abrazaderas sujetando la estructura del panel a la lámina.
Además, es esencial estar preparados para diseñar y construir estructuras que soporten la integración de fuentes de energía renovable, como paneles solares, y considerar espacios para los sistemas de almacenamiento de energía.
Hoy en día, se reconocen los grandes beneficios y ahorros que la generación de energía solar ofrece. Sin embargo, para maximizar su impacto positivo, también ha de considerarse su ciclo de vida completo, desde la extracción de materiales, la instalación y operación hasta el final de su vida útil, así como considerar sistemas estructurales a partir de aluminio reciclado y una disposición final que minimice el impacto ambiental, como el reciclaje de los paneles para aprovechar sus materiales en la producción de nuevos. Esto aseguraría que la energía solar no solo sea sostenible en su uso, sino también en su producción, instalación y fin de vida útil.
Conclusión
La energía solar representa una oportunidad para lograr una transición energética y avanzar hacia las metas globales de descarbonización. Sin embargo, el desarrollo de sistemas solares implica enfrentar diversos desafíos que requieren equipos multidisciplinarios desde el diseño de la infraestructura necesaria para la instalación de
paneles solares, asegurando que sean estructuralmente viables y cumplan con normativas de seguridad desde la construcción e instalación hasta la operación de los sistemas. La implementación de normativas y lineamientos específicos facilita la interconexión y operación de sistemas fotovoltaicos, y asegura que las instalaciones sean eficientes y seguras.
Finalmente, es crucial seguir mejorando la profesionalización en el sector y asegurar la resiliencia de las instalaciones ante eventos climáticos extremos para garantizar una transición exitosa hacia un futuro bajo en carbono. Esto sin duda ayuda a que las empresas aumenten la eficiencia de sus procesos, disminuyan costos asociados al consumo de energía, así como las emisiones derivadas, y cumplan con sus metas ASG establecidas
Referencias
International Energy Agency, IEA (2024). Massive expansion of renewable power opens door to achieving global tripling goal set at COP28. https://www.iea.org/news/massive-expansion-of-renewable-poweropens-door-to-achieving-global-tripling-goal-set-at-cop28 Science Based Targets Initiative, SBTi (2024). SBTi Monitoring Report 2023. https://sciencebasedtargets.org
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ARMANDO G. CANALES E. Hidrogeólogo independiente.
RUBÉN CHÁVEZ G. Consultor hidrogeólogo.
G. EDUARDO DÉVORA I. Instituto Tecnológico de Sonora. Líder del Cuerpo Académico de Tratamiento de Aguas.
Costos para suministrar agua potable desalinizada de pozos playeros con
energías no convencionales
Este artículo obedece a la inquietud por diversificar a costo factible las fuentes de abastecimiento de agua potable mediante la desalinización de agua salobre de pozos playeros con energías limpia y renovables, con una estrategia que permita detener el avance de la intrusión salina en acuíferos costeros.
La escasez de agua es un problema global que afecta la calidad de vida y las actividades socioeconómicas. En este sentido, la desalinización de agua de mar y de aguas salobres subterráneas que se encuentran en las llanuras costeras y en las cuencas interiores de las regiones áridas se ha convertido en una opción viable para obtener agua tanto de calidad como en cantidad. Sin embargo, en las llanuras costeras la selección del sitio de toma de agua para el funcionamiento de los sistemas de desalinización por ósmosis inversa es de especial interés. El agua de mar puede ser captada a través de pozos cercanos a la costa, diseñados de tal forma que todo o la mayor parte de su caudal provenga del mar. Los pozos de playa tienen ventajas sobre las tomas directas, ya que hay una mejor filtración de sedimentos, se reducen costos en pretratamiento y se ahorra en limpieza de membranas, al tiempo que hay menor requerimiento de energía en el proceso por menor salinidad. Si se conocen las condiciones
hidrogeológicas de los acuíferos, esta es una innovación para las tomas de agua en plantas desaladoras. Un aspecto a considerar es el rechazo de salmuera de los procesos de ósmosis inversa, ya que puede aumentar la salinidad y disminuir la disponibilidad de oxígeno en las áreas cercanas de descarga. Esto puede provocar cambios en la composición de la comunidad de organismos marinos y afectar negativamente a especies sensibles a la salinidad y el estrés ambiental. Sin embargo, si se implementan métodos efectivos para recuperar y tratar la salmuera de los procesos de ósmosis inversa, se reducirá la contaminación a la flora y fauna marina y se permitirá un manejo sostenible de los recursos hídricos costeros.
Ahora bien, si se tiene en cuenta que entre el 50 y el 60% del costo por metro cúbico en los sistemas de ósmosis inversa –cuando funcionan con agua de mar o salobre– lo representa la energía necesaria, incluir
Tabla 1. Comparación de requerimientos de energía para fuentes de abastecimiento de agua potable Fuente Acueducto río Colorado-Tijuana Planta desaladora con energía energías renovables y limpia
Importada de la cuenca del río Colorado Toma directa de agua de mar 35,000 mg/l Pozos playeros agua salobre 15,000 a 20,000 mg/l
Los conceptos de potencia (kW) y generación de energía (kWh) están en la base de estas cifras, pues la potencia para el gasto total dividida entre los 4.4 m3/s da la potencia para 1 m3/s; y esta entre 3,600 s/h, da el consumo específico de energía kWh/m3 (*SEC). +1.5 a 3 kWh/m3 (Li et al., 2019).
Intrusión de agua de mar
Pozo de agua potable
Contenido de cloruro (ppm)
Base del acuífero (granular)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Distancia desde la costa (km)
Figura 1. Acuífero de La Paz: a) elevación del nivel estático (las cifras representan metros sobre o bajo el nivel del mar); b) salinidad del agua subterránea en partes por millón; c) sección transversal: contenido de cloruro en el agua subterránea, en mg/l o ppm.
energías renovables como la solar en los proyectos y operación de plantas desalinizadoras redundaría en disminución de costos, como se muestra en la tabla 1. Otras fuentes de energía renovable como la geotérmica, eólica o marítima pueden ser consideradas para fines de desalinización si cuentan con algún almacenamiento de energía, como plantas de almacenamiento de energía por bombeo (PAEB). Además, puede considerarse como fuente de energía limpia la nuclear (Hiriart, 2024).
Asimismo, en los acuíferos ya afectados por la intrusión salina es factible captar agua salobre de la porción afectada para su desalinización y con el objetivo adicional
de frenar el avance del agua marina tierra adentro. Esto requiere un estudio hidrogeológico avanzado con un modelo matemático que permita simular el efecto del medio utilizado para dicho control de la intrusión salina, como fue el caso de la doble barrera de pozos de bombeo que con el empleo del modelo SEAWAT se propuso para el valle de Boca Abierta, Sonora, y que en una versión más reciente llamada One-Water Hydrologic Flow Model, versión 2 (MF-OWHM2, Boyce et al., 2020), podría aplicarse con un estudio que se realice en el acuífero del Valle de Maneadero, Baja California, para complementar el abastecimiento de agua potable a la ciudad de Tijuana.
El modelo One-Water Hydrologic es un modelo de flujo hidrológico integrado (IHM) basado en Modflow.
MF-OWHM2 está diseñado para el análisis de una amplia gama de cuestiones de uso conjunto, es decir, el uso combinado de aguas subterráneas y superficiales.
MF-OWHM permite la simulación, el análisis y la gestión de las actividades humanas y el movimiento natural del agua dentro de un marco físico de oferta y demanda. El caso de la ciudad de La Paz (Dévora et al., 2022), en el extremo sur de la Península de Baja California, ofrece un ejemplo muy ilustrativo. Se trata de una región árida con una única fuente permanente, que es el acuífero de un valle aluvial poco extenso cuya escasa recarga es generada principalmente por escurrimientos torrenciales provocados por huracanes esporádicos. Dicha ciudad es abastecida de agua por una batería de pozos ubicada a lo largo del borde superior del valle. Desde hace varias décadas, la extracción de agua con fines agrícolas provocó el abatimiento progresivo de los niveles del agua subterránea hasta elevaciones de varios metros bajo el nivel medio del mar y la consiguiente migración del agua marina tierra adentro, intrusión salina que gradualmente incrementó la salinidad del agua de los pozos agrícolas y que hace pocos años empezó a afectar a los pozos de la ciudad (figura 1).
En este contexto, se contempló la alternativa de satisfacer la creciente demanda de la ciudad mediante el plan de manejo siguiente: a) los concesionarios agrícolas o industriales ya afectados por la intrusión salina ceden sus derechos al organismo municipal; b) el agua salobre es extraída de pozos agrícolas seleccionados y de otros nuevos cuya extracción conjunta es desalinizada en una planta que entrega el agua dulce a la ciudad para uso público urbano; c) el agua residual tratada de la ciudad es entregada a los agricultores e industriales. Así se trata de conciliar el desarrollo de los diferentes sectores usuarios sin incrementar el volumen de extrac-
ción del acuífero, que paralelamente se trata de reducir mediante reúso y uso más eficiente del agua, y, en su caso, recarga artificial de escurrimientos torrenciales e importación de agua desde un acuífero colindante. Este plan de manejo se ilustra en la figura 2.
A continuación se anotan datos consignados por Lotfy et al. (2022). La capacidad fotovoltaica (FV) solar global acumulada ha crecido continuamente desde el año 2000. En 2019 alcanzó 633.7 GW con la instalación de 116.9 GW. El consumo específico (SEC) para estas instalaciones está entre 0.9 y 29.1 kWh/m3 para agua salobre y de mar, respectivamente.
En cualquier intento por reducir la huella de carbón en las operaciones de desalinización, la ósmosis inversa (OI) ha sido la principal tecnología de sustitución. A pesar de los progresos tecnológicos logrados, siendo OI la técnica más económica en escala comercial, todavía requiere de 3 a 4 kWh/m3 para desalinizar agua de mar con 35,000 mg/l (ppm) de salinidad y 50% de recuperación, lo que directamente incrementa el costo del agua en muchos países que enfrentan escasez y no pueden pagar ese costo. Por esto se menciona que Li et al. (2019) dan un rango para el consumo específico de energía fotovoltaica para proceso de desalinización de agua salobre en sistemas de membranas de 1.5 a 3 kWh/m3
La combinación de distintos tipos de energía renovable con OI ha tenido gran desarrollo recientemente. Los costos de producción de fuentes de energía renovable son de 0.05 a 0.09, 0.05 y 0.07 dólares/kWh para solar, eólica y geotérmica, respectivamente.
Una tarea difícil es estimar los costos precisos en un determinado sitio, dado que intervienen varios parámetros como el costo mismo de energía, el uso del suelo y la mano de obra. En una planta de capacidad algo superior a 1 m3/s, la estimación del costo unitario es similar a la registrada en la bibliografía. Los métodos para estimar costos con softwares como DEEP y WT-
21 hm3/año
>9 hm3/año a b
Campo de pozos de agua dulce
Ciudad de La Paz
Aguas tratadasresiduales
Agricultura
Percolación
21 hm3/año
Pozos de riego
Acuífero La Paz Mar Símbolos Agua de mar Agua salobre
Recarga natural
Aguas residuales Agua dulce
Campo original de pozos (salobre) Mar
>21 hm3/año
Ciudad de La Paz
Planta desalinizadora
Campo de pozos de agua de mar/agua salobre
Acuífero La Paz
Aguas residuales tratadas
Agricultura
Percolación
Pozos de riego
Recarga natural y artificial
Figura 2. Acuífero de La Paz. Plan de manejo incluyendo desalinización: a) condiciones actuales; b) condiciones futuras.
Cost muestran 0.99 dólares/m3 y 0.96 dólares/m3 . Los costos de capital siempre exhiben diferencias entre lo publicado y lo estimado por tasas de interés, diseño y condiciones locales. El costo unitario puede reducirse al llevar a cabo trabajos de mantenimiento periódicos. La reducción del costo unitario también requiere disminuir costos de químicos, de reemplazo de membranas y pretratamiento efectivo. En un estudio económico en Arabia Saudita se predijo que un sistema OI-eólico proporciona agua desalinizada a un costo de 1.366 dólares/m 3 , para una demanda diaria de 1,000 m3, la cual es del orden de 0.5% de la demanda propuesta de 2 m3/s para complementar el abastecimiento del acueducto Río Colorado-Tijuana. Esto está a favor de los sistemas OI-FV y destilación multiefecto (MED) solar con costos de 2.119 y 2.282 dólares por metro cúbico, respectivamente.
La comparación del consumo específico de energía SEC se puede relacionar con el costo del agua desalinizada que se entregue a los organismos que distribuyan el agua a los usuarios. Estos costos dependen de factores que en cada caso requieren considerarse particularmente, como los relativos al personal, el terreno en el que se ubica la planta desaladora, la magnitud de la demanda, costos administrativos indirectos, financiamiento, entre otros.
Los párrafos que siguen corresponden a la discusión que hacen Lotfy et al. (2022) al finalizar su artículo y que pueden considerarse como parte de los comentarios de este trabajo.
La combinación adecuada de la técnica de desalinización y la fuente de energía renovable es un factor importante para satisfacer la demanda de agua y energía de manera eficiente, económica y ambientalmente amigable. El descenso en el consumo de energía y el incremento en la eficiencia de la energía FV conducirá eventualmente a una reducción de costos y a la proliferación de los sistemas OI-FV en zonas remotas con escasez de agua y ausencia de redes de abastecimiento de energía, además de la irradiación solar, hasta el doble de la de los países desarrollados.
Estudios recientes indican que los procesos integrados OI solar fotovoltaico, OI híbrido fotovoltaicoeólico, fotovoltaico-térmico (FVT) y fotovoltaico-térmico destilación multiefecto (PFVT-MED) lideran el mercado de desalinización, y se están llevando a cabo estudios extensivos para incrementar la eficiencia y reducir costos de inversión en estos procesos.
La estimación del costo de disposición de la salmuera de ósmosis inversa puede variar ampliamente, pero en general oscila entre 1 y 5 dólares por metro cúbico. Factores como el tratamiento previo, transporte y regulaciones locales influyen en el costo final. El transporte previo incluye la recolección y el traslado de la salmuera, que puede ser costoso dependiendo de la distancia y el tipo de infraestructura disponible. Las regulaciones locales pueden imponer requisitos estrictos para el manejo y disposición de la salmuera; la necesidad de cumplir
con normas ambientales y de seguridad hace que los costos se incrementen.
Conclusiones
Como pudo apreciarse, el consumo de energía específico de entre 1.5 y 3 kWh/m3 para procesos de desalinización de agua salobre con ósmosis inversa que puede ser captada en pozos o en otras fuentes con energía fotovoltaica representa una opción atractiva para considerarse en el abastecimiento de agua para consumo humano o para otros usos.
Una tarea difícil es estimar los costos precisos en un determinado sitio, dado que intervienen varios parámetros, como el costo mismo de energía, el uso del suelo, la mano de obra, la magnitud de la demanda, los costos indirectos incluyendo tasas de interés e imprevistos. Los costos que se encontraron para los sistemas ROPV y destilación multiefecto (MED) solar son de 2.119 y 2.282 dólares/m 3, respectivamente. Los costos estimados con algunos softwares se encontraron cerca de 1 dólar/m3; en Arabia Saudita se predijo que un sistema OI-eólico proporciona agua desalinizada a un costo de 1.366 dólares/m3 para una demanda diaria de 1,000 m3
La combinación adecuada de la técnica de desalinización y la fuente de energía renovable o limpia es un factor importante para satisfacer la demanda de agua y energía de forma eficiente, económica y ambientalmente amigable. La recuperación y el tratamiento sostenible de la salmuera de procesos de ósmosis inversa son fundamentales para reducir la contaminación de flora y fauna marina. La implementación de técnicas de recuperación de minerales valiosos, la desalinización de salmuera, la reutilización en actividades productivas y el diseño adecuado de plantas desaladoras contribuyen a una gestión más responsable de los recursos hídricos costeros y a la preservación de los ecosistemas marinos. Es necesario seguir investigando y desarrollando soluciones innovadoras para abordar este desafío ambiental y asegurar un futuro sostenible para las comunidades costeras y el medio ambiente marino
Este artículo está basado en la ponencia presentada en el XIII Congreso Nacional de Aguas Subterráneas, organizado por la Asociación Geohidrológica Mexicana en octubre de 2023.
Referencias
Boyce, S. E., et al. (2020). One-Water Hydrologic Flow Model: A MODFLOW based conjunctive-use simulation software. US Geological Survey Techniques and Methods 6-A60.
Dévora, G., et al. (2022). Brackish groundwater and solar energy for desalination plants. Sustainable Water Resources Management 8:9.
Hiriart, G. (2024). Transición energética: Cómo alcanzar cero emisiones netas en 2050 en el sector eléctrico. El Universal Li, S., et al. (2019). Renewable energy powered membrane technology: A review of the reliability of photovoltaic-powered membrane system components for brackish water desalination. Applied Energy Lotfy, H., et al. (2022) Renewable energy powered membrane desalination. Review of recent development. Environmental Science and Pollution Research 29: 46552-46568.
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