Ingeniería Civil IC 646 octubre 2023

646 / AÑO LXXIII / OCTUBRE 2023 $60

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Microsismos en la Ciudad de México

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Espacio del lector Dirección General Ascensión Medina Nieves

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sumario Número 646, octubre de 2023

Acerca de la portada. L. Quintanar et al., Mexico City earthquake of 11 May 2023 (Mw 3.2) [en preparación].

3 MENSAJE DEL PRESIDENTE TERRESTRES / SEGURIDAD VIAL DE 4 VÍAS LA INFRAESTRUCTURA CARRETERA / JUAN MANUEL MARES REYES / PUENTE VEHICULAR NICHUPTÉ: UN RETO PARA 8 INFRAESTRUCTURA LA INGENIERÍA MEXICANA / JESÚS FELIPE VERDUGO LÓPEZ

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PLANEACIÓN / SITUACIÓN ACTUAL DEL AGUA POTABLE EN MÉXICO / LUIS FRANCISCO ROBLEDO CABELLO

DE PORTADA / INGENIERÍA SÍSMICA / MICROSISMOS EN LA CIU20 TEMA DAD DE MÉXICO / MARIO ORDAZ Y COLS. / HAY QUE FORMAR AL INGE24 DIÁLOGO NIERO DE MANERA INTEGRAL / EDUARDO FRANCISCO REYES DE LUNA / LA CONFIABILIDAD DE LA 30 ENERGÍA RED ELÉCTRICA EN MÉXICO / HÉCTOR ALEJANDRO BELTRÁN MORA / ACTUALIZACIÓN DE LA NTC PARA DISEÑO POR VIENTO 36 LEGISLACIÓN / ADRIÁN POZOS ESTRADA Y COLS.

39 CULTURA / SERIE BILL NYE / NICK MURRAY Y LIZ PLONKA 40

LIBRO UNAM: 100 AÑOS DE MURALISMO

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

Consejo Editorial del CICM Presidente Jorge Serra Moreno Vicepresidente Alejandro Vázquez López

Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

Consejeros Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Luis Fernando Castrellón Terán Esteban Figueroa Palacios Carlos Alfonso Herrera Anda Mauricio Jessurun Solomou Manuel Jesús Mendoza López Luis Montañez Cartaxo Juan José Orozco y Orozco Javier Ramírez Otero 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

Su opinión es importante, escríbanos a helios@heliosmx.org IC Ingeniería Civil, año LXXIII, número 646, octubre de 2023, 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 30 de septiembre de 2023, 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. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista IC Ingeniería Civil como fuente.

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Mensaje del presidente

Longevidad, seguridad y eficiencia

E

l mantenimiento de una obra de infraestructura durante su vida útil es de suma importancia por diversas razones, a saber: 1. Se prolonga la vida útil. Un mantenimiento adecuado puede extender significativamente la vida útil de una infraestructura; al retrasarse la necesidad de reemplazar o reconstruir por completo, se ahorran costos a largo plazo.

2. El mantenimiento regular garantiza que la infraestructura se mantenga segura para su uso. La falta de mantenimiento puede llevar a condiciones peligrosas que pongan en riesgo a las personas y las propiedades.

3. Eficiencia operativa. Mantener en buen estado una infraestructura permite un funcionamiento más eficiente. Esto es crucial para infraestructuras esenciales como carreteras, puentes y aeropuertos, ya que cualquier interrupción puede tener un impacto económico significativo.

4. Costos financieros. La reparación de daños y defectos graves que se podrían haber prevenido con un mantenimiento adecuado suele ser mucho más costosa que el mantenimiento preventivo o periódico.

5. Sostenibilidad ambiental. El mantenimiento puede contribuir a la sostenibilidad, al permitir una infraestructura más duradera y evitar la necesidad de construir nuevas estructuras, lo que consume recursos y energía.

6. Cumplimiento normativo. En muchos lugares, las leyes y regulaciones exigen un mantenimiento adecuado de las infraestructuras para garantizar la seguridad y el cumplimiento de estándares ambientales.

7. Reputación y calidad de vida. La infraestructura bien mantenida mejora la calidad de vida de las personas y contribuye a la reputación de una región o país. Esto puede atraer inversión y turismo.

8. Resiliencia. El mantenimiento adecuado puede hacer que las infraestructuras sean más resistentes a desastres naturales u otros eventos inesperados, lo que es esencial en la gestión de crisis.

En resumen, el mantenimiento durante la vida útil de una obra de infraestructura es esencial para garantizar su longevidad, seguridad y eficiencia, así como para minimizar los costos y maximizar los beneficios a lo largo del tiempo.

XXXIX CONSEJO DIRECTIVO Presidente Jorge Serra Moreno Vicepresidentes José Cruz Alférez Ortega Felipe Ignacio Arreguín Cortés Verónica Flores Déleon Juan Guillermo García Zavala Walter Iván Paniagua Zavala Luis Francisco Robledo Cabello Alejandro Vázquez López José Arturo Zárate Martínez Primer secretario propietario Luis Antonio Attias Bernárdez Primera secretaria suplente Ana Bertha Haro Sánchez Segundo secretario propietario Carlos Alfonso Herrera Anda Segunda secretaria suplente Pisis M. Luna Lira Tesorero Mario Olguín Azpeitia Subtesorero Regino del Pozo Calvete Consejeros Renato Berrón Ruiz Juan Cuatecontzi Rodríguez David Oswaldo Cruz Velasco Luis Armando Díaz Infante Chapa Luciano Roberto Fernández Sola Juan Carlos García Salas Celina González Jiménez Mauricio Jessurun Solomou Reyes Juárez del Ángel Luis Enrique Montañez Cartaxo Juan José Orozco y Orozco Juan Carlos Santos Fernández Óscar Solís Yépez

Jorge Serra Moreno Presidente del XXXIX Consejo Directivo

Guadalupe Monserrat Vázquez Gámez Jesús Felipe Verdugo López José Santiago Villanueva Martínez www.cicm.org.mx

VÍAS TERRESTRES

Seguridad vial de la infraestructura carretera La seguridad vial entraña un conjunto de aspectos, no solo el suceso de un siniestro de tránsito: involucra las características de la infraestructura; componentes de seguridad del vehículo para quienes viajan en su interior y para los usuarios externos; la legislación; la atención médica a las víctimas al ocurrir un siniestro y posterior a este. Todo ello y otros aspectos deben conjugarse para brindar condiciones que eviten la pérdida de vidas humanas y las lesiones graves en siniestros de tránsito. Es necesaria la suma de esfuerzos y voluntades de los sectores salud, infraestructura, economía, educación, seguridad, sector privado, entidades de financiamiento y la sociedad en su conjunto para enfrentar el grave problema de salud pública que ocasionan los siniestros viales.

JUAN MANUEL MARES REYES Ingeniero civil, maestro en Ingeniería de Tránsito. Director general del XIII Seminario de Ingeniería Vial AMIVTAC “Movilidad y seguridad para todos”. Miembro activo del CICM.

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En la República mexicana la red carretera federal, con alrededor de 50,000 km de longitud, tiene una destacada importancia en el desarrollo nacional, y muestra de ello es que tan solo en el año 2022, de los 965 millones de toneladas transportadas mediante los diferentes modos de transporte, el 56.81% se movió por carretera; y de los 3,831 millones de pasajeros transportados, el 95.9% lo hizo a través de la carretera.

El crecimiento poblacional en nuestro país ha experimentado en los últimos 70 años incrementos que demandan una movilidad con seguridad vial; la población ha pasado de casi 26 millones de habitantes en 1950 a 128.9 millones en el primer trimestre de 2023, y de estos, 67 millones son mujeres (el 52%); según datos del Inegi, alrededor del 79% de la población habita en zonas urbanas, lo que significa una mayor concentración de la movilidad y la necesidad de más y mejor infraestructura.

Las proyecciones del Consejo Nacional de Población (Conapo) estiman que para el año 2030 seremos 138.1 millones de personas en este país, y para el 2050, 148.2 millones. Ante ello urge emprender acciones coordinadas que no solo reduzcan los siniestros viales, sino que conduzcan a formar una cultura de la seguridad vial con educación vial en todas las etapas de la vida de las personas.

El desarrollo poblacional y económico ha hecho crecer la necesidad de desplazamientos de personas, bienes, servicios y mercancías (véase tabla 1), y esto se

Tabla 1. Millones de toneladas y de pasajeros transportados en 2022 en México Tipo de transporte

Toneladas transportadas

%

Pasajeros transportados

%

Carretera

548.2

56.8

3,674

95.9

Ferrocarril

128.4

13.3

41

1.1

Barco

287.5

29.8

9

0.2

Avión

0.8

0.1

107

2.8

Total

965

100

3,831

100

ha manifestado en un incremento en los volúmenes de tránsito en calles y carreteras, disminución de los niveles de servicio de las carreteras, mayor contaminación ambiental y aumento de las colisiones de tránsito. En el periodo 2000-2021, en la red carretera federal se registraron 540,578 colisiones viales en las que resultaron lesionadas 475,477 personas y 85,211 fallecieron en el lugar de la colisión, lo que representa un valor promedio anual de 4,242 personas fallecidas en el lugar del siniestro y 20,670 lesionadas: un grave problema de salud pública y una seria amenaza para el desarrollo sostenible.

La tendencia en la ocurrencia de las colisiones viales permite estimar que en el transcurso del periodo 20232030 se registrarán un poco más de 81,000 colisiones con 84,000 víctimas, de las cuales el 27% fallecerán.

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Seguridad vial de la infraestructura carretera

Los siniestros de tránsito registrados en la red carretera federal representan del orden del 4% de los siniestros registrados en escala nacional. Entre los factores de riesgo para la ocurrencia de colisiones de tránsito en las carreteras federales destacan el exceso de velocidad, el uso de distractores al conducir, maniobras de rebase indebidas, fatiga, consumo de alcohol y drogas, y las condiciones físico-mecánicas de los vehículos.

Se ha identificado que el tiempo de reacción de un individuo que conduce un vehículo oscila de 3 a 5 segundos, en función de la velocidad a la que transite y de las condiciones físicas y mentales del conductor. ¿Qué puede suceder en 3 o 5 segundos de distracción al conducir? Si se conduce a una velocidad de 60 km/h, en 5 segundos se recorren 83 m, lo que equivale a transitar 3.5 canchas de tenis; si se circula a 110 km/h, se recorren 153 m, equivalentes a una cancha de futbol.

La velocidad es uno de los causantes principales de siniestros viales; las leyes y reglamentos de tránsito establecen los límites de velocidad a los que el conductor debe apegarse para no causar siniestros, además de que mediante las señales de tránsito se transmite dicha información. A lo largo del tiempo se han aplicado dispositivos de control de velocidad puntuales que inhiben la velocidad solo al pasar por esos sitios de control. Por ello se hace necesario emprender acciones a través de campañas permanentes de reducción de velocidad e implementar la tecnología mejorando la legislación para que se controle la velocidad a lo largo de las vialidades mediante cámaras que detecten la velocidad a la que circulan los vehículos y se apliquen sanciones que vayan desde la amonestación hasta la prohibición temporal y definitiva del uso del vehículo.

Los distractores que se presentan al conducir son múltiples, pero destaca el uso del celular como uno de los principales causantes de siniestros viales.

La reforma al artículo 4º constitucional, aprobada el 18 de diciembre de 2020, establece que toda persona tiene derecho a la movilidad en condiciones de seguridad vial, accesibilidad, eficiencia, sostenibilidad, calidad, inclusión e igualdad; la Ley General de Movilidad y Seguridad Vial, publicada el 17 de mayo de 2022, cuyo objeto es establecer las bases y principios para garantizar el derecho a la movilidad, tiene como uno de sus objetivos el sentar las bases para la política de movilidad y seguridad vial con un enfoque de sistema seguro (ESS), y prioriza el desplazamiento de las personas, particularmente de los grupos en condiciones de vulnerabilidad. Esta ley representa un gran paso en la legislación nacional, toda vez que establece, entre otros, que la planeación, el diseño e implementación de políticas públicas, planes y programas en materia de movilidad deberán favorecer siempre a la persona, los grupos en situación de vulnerabilidad y sus necesidades, garantizando su prioridad en el uso y disposición de las vías, de acuerdo con la jerarquía de la movilidad:

1. Peatones, personas con discapacidad y con movilidad limitada.

2. Ciclistas y usuarios de vehículos no motorizados.

3. Usuarios y prestadores de servicio de transporte público de pasajeros.

4. Prestadores de servicios de transporte y distribución de bienes y mercancías.

5. Usuarios de vehículos motorizados particulares.

Por su parte, el Plan Mundial del Decenio de Acción para la Seguridad Vial 2021-2030, elaborado por la Organización Mundial de la Salud y las comisiones regionales de las Naciones Unidas, en cooperación con los asociados del Grupo de Colaboración de las Naciones Unidas para la Seguridad Vial y otras partes interesadas, hace un llamado a los gobiernos y asociados a aplicar un enfoque de sistema seguro, integrado por: • Transporte multimodal y planificación del uso de la tierra • Infraestructura vial segura • Vehículos seguros • Uso seguro de las vías de tránsito • Respuesta después de los siniestros Las prácticas internacionales consideran que los proyectos deben realizarse con la premisa del ESS (véase figura 1), el cual parte del principio de que ninguna persona debe perder la vida o sufrir lesiones graves por causa de una colisión vial. El ESS establece que el ser humano comete errores y que su constitución física es frágil para tolerar las fuerzas de impacto por una colisión vial; además, se basa en una responsabilidad compartida del desempeño de la seguridad vial en la que todos los que participan en las diversas etapas –planeación, proyecto, construcción, mantenimiento, gestión o usos del sistema vial– deben asumir una responsabilidad por el desempeño de la seguridad vial, siempre buscando que los siniestros viales no cobren vidas humanas ni lesiones graves.

El escenario descrito hace necesario repensar el sistema vial (vehículo, infraestructura, carga, pasajeros) para las etapas de planeación, proyecto, construcción, conservación y operación.

Las pesonas somos falibles ENFOQUE DE SISTEMA SEGURO: VISIÓN CERO

El cuerpo humano es frágil Responsabilidad compartida Fortalecimiento conjunto para multiplicar efectos

Figura 1. Enfoque de sistema seguro.

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Seguridad vial de la infraestructura carretera

u La velocidad es uno de los causantes principales de siniestros viales; las leyes y reglamentos de tránsito establecen los límites de velocidad a los que el conductor debe apegarse para no causar siniestros, además de que mediante las señales de tránsito se transmite dicha información. Es necesario emprender acciones a través de campañas permanentes de reducción de velocidad, implementar la tecnología y mejora la legislación para que se controle la velocidad a lo largo de las vialidades mediante cámaras que detecten la velocidad a la que circulan los vehículos y se apliquen sanciones que vayan desde la amonestación hasta la prohibición temporal y definitiva del uso del vehículo.

Propuestas Son diversas las líneas de trabajo que es preciso emprender. Entre ellas destacan: recursos humanos con formación en seguridad vial, pues se requiere ir formando a las nuevas generaciones no solo de profesionales, sino también a la sociedad en su conjunto para que todos contribuyamos a mejorar la convivencia en el sistema vial. Las dependencias de gobierno deberán contar con capital humano actualizado y capacitado, y poner a la seguridad vial en el centro de la atención al usuario; también las empresas prestadoras de servicios de ingeniería, proyectistas, supervisores, etcétera.

Es conveniente incluir la materia de seguridad vial en los planes de estudios de nivel de licenciatura en las carreras de Ingeniería Civil, Arquitectura, Urbanismo y Medicina.

La educación vial debe establecerse desde la educación preescolar, como un pilar importante de la formación.

Es necesario contar con datos del lugar de las colisiones viales de forma oportuna y precisa, con objeto de tener claridad para el análisis del siniestro y determinación de sus causas.

Los planes de crecimiento de las ciudades deberán establecer límites geográficos que eviten la mezcla de tránsito de largo itinerario, que se presenta principalmente en las carreteras federales, cuya vocación es el desplazamiento de personas, bienes y mercancías de largo itinerario, ya que la mezcla con el tránsito urbano impide una adecuada convivencia.

Otra línea de trabajo es incluir en los presupuestos los recursos económicos que faciliten las acciones para aplicar las contramedidas necesarias que favorezcan la seguridad vial.

En carreteras existentes que requieren una modernización y en las de nueva construcción, deberán realizarse los estudios de ingeniería de tránsito que permitan conocer los motivos de desplazamiento y los medios en los que se desplazan las personas y mercancías, así como cuantificar los volúmenes de tránsito, para con ello definir las características de la vía. Existen algunos

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tramos carreteros cuyo flujo vehicular se mueve de la zona urbana a la zona industrial y donde la demanda es alta, lo que resulta en un pobre nivel de servicio; si se pretende atender estos tramos ampliando carriles, no va a haber espacio suficiente para derecho de vía.

Es necesario voltear hacia los sistemas de transporte masivo de pasajeros.

Es igualmente necesario establecer mecanismos de coordinación entre los tres niveles de gobierno para que en sus planes de desarrollo se establezca la reserva de espacios territoriales colindantes con las carreteras federales, de manera que en esa zona de reserva se creen las vialidades completas que se harán necesarias con el crecimiento de la población, localizando puntos estratégicos de distribución vehicular. Esto conlleva separar el tráfico de paso o largo itinerario del local para mejorar el nivel de servicio y las condiciones ambientales, al tiempo de abatir los siniestros viales.

Un proyecto de carretera debe considerar aspectos de carretera completa según las necesidades de la zona donde se desarrollará, además de aspectos de carretera perdonadora (cuyo diseño contribuya a reducir la gravedad del percance); es necesario que se realice una auditoría de seguridad vial al proyecto para detectar aquellos sitios o condiciones que puedan poner en riesgo el buen desempeño de la vía desde la óptica de la seguridad vial.

En materia de control de zonas de obra, es necesario establecer la forma en que se va a gestionar el tránsito durante las etapa de construcción o conservación. Es preciso conocer cuál es el nivel de servicio que la vía presta y cuál el que prestará durante los trabajos de construcción, esto es, hacer una evaluación económica que incluya los elementos tiempo-costo de la obra y definir el nivel de servicio que se dará.

Conclusiones Los factores de riesgo no solo contribuyen a la ocurrencia de colisiones viales, sino que incrementan la severidad de estas. Es urgente implementar medidas para que los usuarios tengan un adecuado comportamiento al estar dentro del sistema vial. En ese sentido, la tecnología, de la mano de la legislación, puede favorecer de manera importante la reducción de colisiones viales.

Deben aplicarse sanciones económicas que se incrementen según la reincidencia de violación al reglamento de tránsito, desde la amonestación escrita hasta el retiro de la licencia de conducir, de manera temporal o permanente. Esto deberá ir acompañado de una campaña nacional de seguridad vial. Desde luego, para ello se requiere tiempo, recursos económicos y una serie de ajustes a leyes y reglamentos de tránsito; sin embargo, urge emprender acciones para evitar la pérdida de vidas humanas ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a helios@heliosmx.org

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INFRAESTRUCTURA

Puente vehicular Nichupté: un reto para la ingeniería mexicana Con el fin de contribuir a la solución de la problemática en infraestructura en Cancún, el gobierno de México identificó cuatro proyectos estratégicos que mejorarán las condiciones de movilidad de la ciudad e impulsarán la economía local y el desarrollo turístico; en su conjunto forman el Programa Integral para el Desarrollo de Proyectos Estratégicos en Cancún. Uno de ellos es el puente vehicular Nichupté, que tendrá una longitud de 8.8 km.

En el presente trabajo se detalla el proceso de este proyecto.

JESÚS FELIPE VERDUGO LÓPEZ Ingeniero civil con especialidad en Vías Terrestres, maestría en Infraestructura del Transporte y varios diplomados. Perito en Vías Terrestres.

Más de 40 años de trayectoria en la SCT (SICT), donde es titular de la Subsecretaría de Infraestructura.

En 1970 dio inicio la construcción de Cancún como Centro Integralmente Planeado, en el contexto del fomento al turismo que se instauró como política a finales del decenio de 1960. Para 2020, Cancún concentraba el 49% de la población total del estado de Quintana Roo. El aeropuerto de Cancún recibió su primer vuelo comercial en 1975. Actualmente, el arribo de pasajeros a este destino turístico lo ha colocado como el segundo aeropuerto en nuestro país, transportando al 18% del total de pasajeros a nivel nacional, de acuerdo con el Anuario Estadístico de la SICT (2022), solo superado por el Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México.

En Cancún se ubica el Área Natural Protegida de Manglares de Nichupté, con una superficie de 4,257 ha, compuesta por un sistema lagunar formado por seis áreas: 1) Manglares de Nichupté, 2) Río Inglés, 3) Del Amor, 4) Bojórquez, 5) La Ciega y 6) Nichupté (véase figura 1).

1 Manglares de Nichupté 4

1 6

2 Río Inglés 3 Del Amor 4 Bojórquez

3

5 La Ciega 2 5

6 Nichupté

Figura 1. Sistema Lagunar Nichupté.

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Problemática El acelerado crecimiento poblacional y vehicular ha provocado que la capacidad de la infraestructura vial con la que cuenta Cancún resulte insuficiente. Ello ha generado diversos problemas, entre los que se encuentran altos niveles de congestionamiento vehicular en vías primarias; reducción en las velocidades de operación, con lo que se incrementan los tiempos de traslado y disminuyen los niveles de servicio. Todo esto trae aparejados problemas de comunicación y conectividad que dificultan el desarrollo de las actividades turísticas, económicas y sociales de la población.

Programa Integral para el Desarrollo de Proyectos Estratégicos Con objeto de contribuir a la solución de la problemática en infraestructura en Cancún, el Gobierno de México, a través de la Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes (SICT), identificó cuatro proyectos estratégicos que mejorarán las condiciones de movilidad de la ciudad e impulsarán la economía local y el desarrollo turístico; en su conjunto forman el Programa Integral para el Desarrollo de Proyectos Estratégicos en Cancún (véase figura 2) y representan una inversión total de 8,807 millones de pesos. Estos proyectos son: 1. Avenida Chac Mool, con una inversión de 286 mdp, que conectará la avenida Huayacán y la carretera federal Reforma Agraria-Puerto Juárez. Tiene una longitud de 4.2 km y alojará cuatro carriles de circulación.

2. Distribuidor Aeropuerto Cancún, con una inversión de 385 mdp. Se construyó este distribuidor de 65 m de longitud con una sección transversal de 28.8 m para alojar cuatro carriles de circulación, además de

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Puente vehicular Nichupté: un reto para la ingeniería mexicana

Planeación En la SICT se ha implementado un mecanismo de desarrollo de proyectos cuyo objetivo es la evaluación e integración de las factibilidades técnicas, económicas, legales, ambientales y sociales, que permiten jerarquizar el inicio de construcción de una obra dentro de una cartera amplia de proyectos de infraestructura vial. De esta forma, uno de los principales retos fue la obtención de estas factibilidades para la construcción del puente Nichupté.

Para la determinación de la factibilidad técnica, se elaboró un anteproyecto sustentado en estudios básicos de ingeniería, que permitieron dimensionar cada uno de los elementos del proyecto, definir las características de los materiales y su cuantificación con suficiente nivel de detalle. Debido a la complejidad de las obras, principalmente en su cimentación, la Ley de Obras Públicas y Servicios Relacionados con las Mismas (LOPSRM) autorizó licitar la construcción con este anteproyecto, para permitir a los licitantes elaborar sus ofertas, con el compromiso para el licitante ganador de concluir el proyecto ejecutivo con estudios de detalle ejecutados por él mismo.

Factibilidad económica En sus inicios, este proyecto se concibió como una asociación público-privada y contemplaba el pago de una cuota para el uso de la vía. Sin embargo, en busca de privilegiar las obras libres de peaje, la presente administración autorizó la ejecución del puente Nichupté con recursos públicos a través del Presupuesto de Egresos de la Federación.

Para contar con la factibilidad económica se tomaron en cuenta los mismos estudios de tránsito y demanda que fueron utilizados para la propuesta APP. Se elaboró el análisis costo-beneficio (ACB) considerando dos y cuatro carriles para conocer la rentabilidad del proyecto; con

Cancún Chalchoapa Zona hotelera Puente vehicular Nichupté

era

Blvd. L. D. Colosio

hotel

Avenida Chac Mool Inte Aero rna pue Can ciona rto cún l de

Conexión aeropuerto

Zona

Puente vehicular Nichupté El puente vehicular Nichupté es una obra que se realiza con recursos públicos del Presupuesto de Egresos de la Federación. Como cualquier otro proyecto de infraestructura, su desarrollo debe pasar por cuatro etapas para lograr su culminación y empezar a brindar los beneficios para los que fue concebido: planeación, licitación, construcción y conservación.

Puerto Cancún

A Mérida

ampliar los radios de curvatura de las gazas para mejorar la capacidad y funcionalidad del entronque.

Este proyecto fue inaugurado el 3 de septiembre de 2023.

3. Boulevard Luis Donaldo Colosio, con una inversión de 1,115 mdp, en el cual se rehabilitó la superficie de rodamiento con concreto hidráulico en 13.4 km, para con ello mantener esta importante vía siempre disponible. Este proyecto fue inaugurado el 3 de septiembre de 2023.

4. Puente vehicular Nichupté, con una inversión total de 7,056 mdp, que se detalla en seguida.

Distribuidor Aeropuerto A Playa del Carmen

Figura 2. Obras del Programa Integral para el Desarrollo de Proyectos Estratégicos de Cancún.

este ACB se realizó la solicitud de registro en la Unidad de Inversiones de la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (SHCP) y se obtuvieron indicadores que mostraron la rentabilidad económica y social del proyecto.

Factibilidad legal La factibilidad legal corresponde a la liberación del derecho de vía. En este proyecto se requirió un área total superior a los 100,000 m2, la mayor parte de la cual es propiedad pública, por lo que se suscribió un convenio marco de colaboración de acciones con el Gobierno del Estado y el municipio, mediante el cual se acordó que las autoridades locales proporcionarían los inmuebles necesarios para la ejecución del puente.

Factibilidad ambiental Para la ejecución del puente Nichupté, es necesario contar con permisos ambientales, como la Manifestación de Impacto Ambiental (MIA) y el cambio de uso de suelo.

La obtención de estos permisos representó uno de los mayores retos durante la planeación de este proyecto.

La SICT presentó ante Semarnat la MIA, que fue aprobada con condicionantes y medidas de mitigación que deberán ser cumplidas durante la construcción del puente. Entre estas condicionantes se encuentra la presentación de 10 programas ambientales y subprogramas en 353 ha a cambio de las 18 ha impactadas directamente por la obra, así como la integración de un Comité de Vigilancia Ambiental conformado por autoridades ambientales, estatales y municipales.

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RESIDENCIA DE OBRA.

Puente vehicular Nichupté: un reto para la ingeniería mexicana

CONSTRUCTORA TRIADA.

Figura 3. Encamisado de pilastrón con lámina calibre 12 en zona de karsticidad.

Figura 4. Ejecución de trabajos en la zona lagunar.

El programa de restauración ambiental en el puente Nichupté es el más grande que haya ejecutado la SICT hasta el momento.

Factibilidad social La aceptación social del proyecto fue otro de los grandes desafíos que se enfrentaron, debido a que era preciso alinear ideas e intereses de los distintos grupos que convergen en este proyecto.

Se identificaron los principales grupos de interés: empresarios hoteleros e inmobiliarios, organizaciones gubernamentales ambientalistas y sociedad en general; se llevaron a cabo reuniones de trabajo con cada uno de ellos para dar a conocer el proyecto, explicar los procedimientos constructivos y los beneficios que traería consigo.

Licitación El puente Nichupté se licitó de acuerdo con lo establecido en la LOPSRM. Se realizó una licitación pública nacional multianual para la ejecución de la obra con un anteproyecto de esta. El procedimiento incluyó la elaboración de estudios y el proyecto ejecutivo; la contratación se realizó con un esquema de contratación mixto, dado que la cimentación se contempla con precios unitarios, y el resto de la obra con precios alzados.

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En lo que respecta a los servicios relacionados con esta obra, también se llevaron a cabo procedimientos de contratación mediante licitación pública de servicios para la supervisión de la obra, medidas de mitigación ambiental y seguimiento, así como para la gerencia de proyecto.

Una vez integradas las factibilidades técnica, económica, legal, ambiental y social, ya se está en posibilidades de iniciar con la etapa de construcción.

Etapa de construcción El puente Nichupté consiste en la construcción de dos entronques –Colosio y Kukulcán– para acceder al puente; el puente tiene una longitud de desarrollo de 8.8 km con una sección transversal de 14.9 m para alojar tres carriles de circulación, uno por cada sentido de circulación y otro que será reversible en función de la demanda de tránsito.

Durante el proceso de construcción se han definido tres zonas de trabajo: terrestre, manglar y lagunar; en las tres hay ciertas similitudes para la ejecución de los trabajos, pero son sus particularidades las que hacen de esta obra un reto.

La cimentación profunda del puente es a base de pilastras. Se inicia con la localización topográfica y perforación, para realizar las pruebas de laboratorio con recuperación de muestras. En todos los apoyos se realiza verificación estratigráfica, con objeto de identificar la existencia o no de karsticidad.

Una vez concluida la perforación, se introduce el sonar y se analizan frecuencias cada medio metro para determinar la presencia de karsticidad.

Cuando no se localizan zonas de karsticidad, se continúa con el proceso tradicional de armado del pilastrón, izaje, colocación y colado. En caso contrario, con los resultados de los estudios, se indica la colocación y profundidad de un casquillo metálico que encamisa el acero de refuerzo de la pila con lámina de calibre 12.

Cuando la longitud de encamisado es mayor que 10 m, debe profundizarse la perforación para compensar la pérdida de fricción por el encamisado. Una vez que se tiene encamisado el armado de acero, se continúa con el proceso de izaje para introducirlo en la perforación (véase figura 3).

El objeto de este procedimiento es mitigar la pérdida de concreto y asegurar la continuidad del colado de los pilastrones. Este proceso de cimentación profunda se realiza en todas las zonas del puente.

El entronque Colosio, con una longitud de desarrollo de 2.1 km, se construye a base de pilas con losa maciza. Contempla 192 pilas, y una vez que se cuenta con las pilastras coladas, se procede a la excavación para zapatas, se realiza el descabezado correspondiente y se efectúan las pruebas de integridad y cross hole al elemento para asegurar su continuidad estructural. Se continúa con la construcción de la zapata –se tiene un total de 38–, colado de plantilla, armado de acero de refuerzo, cimbrado y colado. Después de la zapata, se construyen las 53 columnas octagonales, para proseguir

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Puente vehicular Nichupté: un reto para la ingeniería mexicana

Anomalía km 2+500 Entronque Colosio

Entronque Kukulcán

Figura 5. Ubicación de la anomalía, esquema de su impacto en la cimentación y solución propuesta.

con la construcción de los capiteles; concluidos estos, se inicia la colocación de andamiaje para el armado y colado de la losa, que es una losa maciza con acero de refuerzo postensado.

Después del entronque Colosio empieza la zona terrestre, que consiste en un viaducto elevado de 1.4 km de longitud. En cuanto al procedimiento constructivo, para las columnas y capiteles se realizan las mismas actividades que en el entronque; después de los capiteles se hace el montaje de cabezales. Se utilizan 296 trabes AASHTO tipo VI; la losa de concreto hidráulico tiene un espesor de 25 centímetros.

En la zona del manglar, el viaducto tiene una longitud de 700 m. Puesto que se desarrolla dentro de un área natural protegida y esta debía recibir el menor impacto posible, se optó por utilizar el método constructivo top down, que consiste en una plataforma móvil adosada en la superestructura para perforar y construir las pilastras desde la parte superior, sin afectar al manglar –salvo en la zona de perforación–, para después montar el resto de los elementos de la superestructura.

En la zona lagunar la obra tiene una longitud de 6.7 km; los trabajos de subestructura y superestructura se realizan con el apoyo de pontones para transportar materiales, equipo y maquinaria y proporcionar una plataforma de trabajo estable (véase figura 4).

En lo que respecta a la construcción de las pilastras, se coloca un ademe metálico recuperable que se hinca en la superficie lagunar a una profundidad de entre 50 cm y 3 m. Con este ademe se inicia la excavación para la pilastra de 1.20 m de diámetro; una vez que se concluye la excavación, se realizan los estudios para detectar la presencia de karsticidad y se coloca un espiroducto de una longitud aproximada de 6 m. Con el espiroducto colocado, se realiza el izaje del acero habilitado y el colado del elemento, y se hacen los análisis de continuidad e integridad de las pilastras.

Durante la elaboración de los estudios básicos para el anteproyecto, se consideró la ejecución de 16 sondeos a una distancia promedio de 500 m. Debido a la presencia de karsticidad, las bases del concurso estipularon efectuar sondeos en cada apoyo. En uno se realizan análisis de laboratorio para comprobar las propiedades mecánicas del suelo de desplante y verificaciones estra-

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tigráficas, y en los siguientes dos se realizan solamente verificaciones estratigráficas. Además, se complementan con estudios geofísicos.

La ejecución de estos trabajos hizo posible identificar una “anomalía” en los resultados de los estudios de resistividad eléctrica entre los apoyos 69 y 71. Mediante la realización de sondeos directos y estudios de sonar, se caracterizó esta anomalía como una oquedad de 67 m de diámetro localizada bajo el apoyo 70 (véase figura 5).

Lo anterior obligó a tomar la única decisión posible: evitar a toda costa el desplante de la estructura en esta zona. La propuesta de solución de la superestructura es a base de un arco metálico de 103 m de longitud apoyado en cuatro macizos de concreto. Cada macizo descansa sobre seis pilastrones de cimentación de 1.2 m de diámetro, desplantados entre 26 y 30 m por debajo del terreno natural. Mediante esta solución, se desplanta la cimentación del arco a 17.5 m y 18.5 m de las paredes de la oquedad, lo cual, según dictamen de un especialista, no compromete la estabilidad de esta.

Conservación Una vez concluido y puesto en operación el puente vehicular Nichupté habrá que hacer frente al reto de su conservación. Como se prevé en el artículo 68 de la LOPSRM, se realizará un manual de operación y mantenimiento, que está considerado en las especificaciones particulares de la obra. A fin de asegurar los recursos necesarios para su mantenimiento y que estos estén a cargo del gobierno federal, se tiene planeado realizar el registro del puente Nichupté ante la SHCP para que la asignación de recursos se garantice anualmente y sea incluido dentro del Programa Nacional de Conservación.

Conclusión El puente vehicular Nichupté ha representado un desafío desde su planeación hasta su proceso de ejecución. En este proyecto se implementa una tecnología innovadora que permite reducir considerablemente el impacto ambiental en una zona natural protegida. Esta infraestructura permitirá mejorar la movilidad de Cancún ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a helios@heliosmx.org

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PLANEACIÓN

Situación actual del agua potable en México Para atender las actuales y futuras necesidades de agua potable en México, es indispensable tener una visión de la situación actual. En este artículo se presenta un breve diagnóstico de los servicios de agua potable en localidades urbanas y rurales, de las fuentes de abastecimiento y la disponibilidad hídrica, y se plantea una serie de cuestiones ante el problema de disponibilidad de agua para satisfacer los déficits actuales y las demandas previsibles del crecimiento industrial y urbano.

LUIS FRANCISCO ROBLEDO CABELLO Vicepresidente Técnico y de Planeación, Colegio de Ingenieros Civiles de México, A. C.

14

México es un país que ha tenido una significativa evolución demográfica y económica desde principios del siglo XX hasta la tercera década del siglo XXI. Hace apenas 100 años, el 80% de los mexicanos vivían en el medio rural y solo el 20% en el entorno urbano. En ese entonces las actividades económicas preponderantes eran la agricultura, la ganadería, la minería y la explotación forestal, y en menor medida la industria y el comercio. Por ello en 1926, bajo el régimen de Plutarco Elías Calles, se creó la Comisión Nacional de Irrigación para impulsar el desarrollo agrícola como actividad económica preponderante; la comisión se transformó en 1947 en la Secretaría de Recursos Hidráulicos para impulsar el desarrollo de importantes presas, distritos y unidades de riego en todo el país, hasta llegar a una superficie de alta productividad del orden de 6 millones de hectáreas.

Con ello se logró la autosuficiencia alimentaria e incluso se incrementaron en forma importante las exportaciones de productos agrícolas.

Cien años después, la situación demográfica y económica es notablemente diferente. En la actualidad solo el 20% de los mexicanos viven en el medio rural y dependen de las actividades primarias antes mencionadas, mientras que el 80% restante se ha establecido en las numerosas ciudades del país. Si bien la agricultura y la ganadería siguen siendo de vital importancia para proporcionar a los ciudadanos los alimentos indispensables y para no depender políticamente de las importaciones, la economía del país presenta una estructura radicalmente diferente, ya que ahora se orienta de manera destacada al desarrollo industrial y el comercio, como lo hace evidente el fenómeno económico del nearshoring industrial.

Esta evolución histórica ha tenido un gran impacto en los asuntos relacionados con el agua en general, y particularmente con el agua potable. Anteriormente la disponibilidad de agua para cada persona no era un

problema significativo, debido en parte al menor número de habitantes y porque la disponibilidad de aguas superficiales y subterráneas era mucho mayor que las demandas para todos los usos.

Existe una tendencia a considerar que el agua potable, la agricultura y la industria de la transformación son los únicos usos de importancia para nuestro país. Sin embargo, cada día adquieren mayor relevancia el resto de los usos, que son el pecuario, el minero, la acuacultura, el turístico y recreativo y el ambiental-ecológico.

Por otra parte, una superficie importante de México se encuentra ubicada en la latitud de los grandes desiertos del mundo, como el del Sahara en África, cubriendo una gran parte de los estados del norte del país y del altiplano. Ante el indiscutible fenómeno del cambio climático, las lluvias en esas regiones podrán presentar variaciones de gran magnitud, las cuales afectarán la disponibilidad del recurso para todos los usos, con las consecuentes repercusiones sociales y económicas.

Un problema previsible y que ha ocurrido por tercera ocasión es el abastecimiento de agua potable a la zona conurbada de Monterrey. Las aguas subterráneas en su entorno presentan un alto nivel de sobreexplotación y, a pesar de las presas construidas, estas no se han llenado por la baja incidencia de huracanes en el Golfo de México, que son los que llevan precipitaciones a esas regiones cuando entran por la costa de Veracruz y Tamaulipas.

En la figura 1 se presenta la lluvia media anual por entidad federativa, lo que refuerza el diagnóstico de la difícil situación del agua subterránea y superficial en los estados del norte y del centro del país y una mejor situación hídrica en los del sureste.

Situaciones similares se están presentando en otras ciudades del norte del país como Tijuana, Hermosillo, Aguascalientes, Zacatecas, Durango, León, San Luis

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Colima

México

Puebla

Oaxaca

1,544

1,923 Chiapas

Ciudad de México

1,267

San luis Potosí

Veracruz de Ignacio de la Llave

Michoacán de Ocampo

1,251

Jalisco

Quintana Roo

Tamaulipas

1,227

Sinaloa

Campeche

Hidalgo

1,160

900

Tlaxcala

Nayarit

896

Querétaro

Guerrero

853

Guanajuato

1,056

848

Nuevo León

Yucatán

728

Aguascalientes

1,000

725

977

609

703

957

605

869

542

844

506

515

783

496

377

Durango

332

Chihuahua

465

222

Coahuila de Zaragoza

Zacatecas

173

0

Baja California

500

Baja California Sur

1,000

Sonora

1,500

Morelos

2,000

Tabasco

2,500

2,184

Situación actual del agua potable en México

Figura 1. Precipitación media anual por entidad federativa.

Tabla 1. Evolución de la cobertura nacional de agua potable, 1990-2020 Año

Población total en viviendas particulares

Con servicio

Habitantes (millones) Sin servicio

1990

80.4

63.1

17.4

0.0

78.4

1995

90.7

76.7

14.0

13.7

84.6

2000

95.4

83.8

11.6

7.0

87.8

2005

100.0

89.2

10.8

5.5

89.2

2010

110.5

100.5

10.0

11.3

90.9

2015

119.5

112.7

6.8

12.2

94.4

2020

125.3

120.5

4.9

7.8

96.1

Beneficiados

Cobertura (%)

Nota: Los porcentajes y sumas pueden no coincidir, por el redondeo de las cifras.

Fuente: Censos de Población y Vivienda 1990, 2000, y 2020, Conteos de Población y Vivienda 1995 y 2005. Encuesta intercensal 2015.

Potosí, la región lagunera de Coahuila y Durango, y muchas más. La mayoría de esas ciudades se abastecen a través de aguas subterráneas de acuíferos sobreexplotados, cuyos pozos están presentando acelerados abatimientos en sus niveles, con el agravante de que la industria se ha ubicado preferentemente en el entorno de las ciudades y sus necesidades se suman a las demandas para fines domésticos y públicos urbanos.

Es indispensable considerar simultáneamente que el problema de la escasez de lluvias no es solo de las ciudades, y que ha venido afectando cíclicamente al riego para la producción agrícola.

En México, a lo anterior se suma la tendencia económica de las industrias de las grandes economías para ubicar sus nuevas instalaciones en países cercanos, fenómeno conocido como nearshoring o friendshoring, para minimizar sus costos de transporte; aprovechar servicios profesionales, técnicos y mano de obra baratos; por situaciones fiscales favorables y menor vulnerabilidad política ante la incierta situación en el continente europeo y en Asia. Esto implica una mayor demanda de agua para esas industrias, la mayoría cercana a las ciudades y con las mismas fuentes de abastecimiento.

Situación actual de los servicios de agua potable Para atender las actuales y futuras necesidades de agua potable en México, es indispensable tener una visión de la situación actual, es decir, un diagnóstico, que en este artículo no será muy detallado. Para información más detallada se sugiere consultar el trabajo desarrollado por el CICM a través de su Comité del Agua, “Una contribución a la seguridad hídrica en México” (2022).

En la tabla 1 se presenta la evolución de la “cobertura” de agua potable entre 1990 y 2020, entendiéndose por cobertura “las viviendas que cuentan con una red de distribución y una toma en su domicilio”, lo cual no significa forzosamente que cuenten con la entrega de agua en forma suficiente; en ese caso, el 96.1%, esto es, más de 120 millones de habitantes, tiene tuberías enfrente de sus viviendas, y el 3.9% de la población, un poco menos de 5 millones de habitantes, carece de redes de distribución, es decir, del servicio domiciliario. Se considera que estos indicadores porcentuales son optimistas; hacen parecer que los problemas de abastecimiento de agua potable en México son menores y que a nivel internacional estamos bien ubicados en servicios de agua potable, lo cual es engañoso.

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Situación actual del agua potable en México

El Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi) realiza periódicamente diversos ejercicios estadísticos, como es el caso de la Encuesta Nacional de Ingresos y Gastos en los Hogares (ENIGH), que se lleva a cabo cada dos años. Uno de los datos más importantes de la última encuesta es que solo el 64% de la población del país recibe diariamente agua entubada en su vivienda o predio, es decir, un poco más de 80 millones de personas, mientras que 40 millones de habitantes –de los 120 millones que cuentan con red– la reciben tandeada y con baja presión. Esto significa que no es solo un problema de insuficiente infraestructura de redes de distribución, sino uno evidente de insuficiencia de capacidad en las fuentes de abastecimiento para cubrir la demanda, lo cual no es un problema menor, ya que depende no solo de la infraestructura de captación sino también de la escasa disponibilidad de agua en dichas fuentes.

Estas estadísticas cubren la población tanto urbana como rural. Sin embargo, al revisar la información del Inegi separando las localidades urbanas de las rurales, la situación refleja una problemática mayor de la situación actual, así como de la magnitud de los esfuerzos necesarios para mejorarla en el futuro.

fuentes de abastecimiento. Sin embargo, no es así. El Censo de Población y Vivienda 2020 desarrollado por el Inegi establece que solo el 85.2% de las localidades urbanas recibe y distribuye el agua a través de tuberías, y que el 14.8% restante se abastece a través del acarreo del agua. Es probable que el abastecimiento por acarreo se presente principalmente en localidades urbanas pequeñas, y en mayor medida en la periferia de las ciudades de mayor importancia, fenómeno vinculado con la dispersión de las viviendas que hace antieconómica la instalación de tuberías –lo cual solo se lleva a cabo cuando las viviendas se densifican.

Lo anterior indica que de los 100 millones de personas que viven en las ciudades, 85 millones reciben el agua entubada dentro de sus viviendas y 15 millones disponen de ella pero la tienen que acarrear, lo cual entraña una situación social no deseable que se debe atender.

En la tabla 2 se presenta información del tipo de acceso al agua potable de las viviendas en localidades urbanas, información obtenida del Censo Nacional de Población y Vivienda 2020. Aparentemente la introducción de agua a las viviendas no representa un problema de gran magnitud, pero requiere acciones para superarla.

Situación actual de los servicios de agua potable en las localidades urbanas Según el estudio desarrollado por el Comité del Agua del CICM para localidades urbanas, podría pensarse que todas las ciudades distribuyen la totalidad del agua a través de sistemas de tuberías que reciben el agua de

Situación actual de los servicios de agua potable en las localidades rurales Como puede verse en la tabla 3, elaborada con base en información del Censo Nacional de Población y Vivienda 2020, el 75.2% de las viviendas del medio rural, es decir, con menos de 2,500 habitantes, reciben el agua entuba-

Tabla 2. Tipo de acceso al agua potable de las viviendas en localidades urbanas (%) Tipo de acceso al agua potable Agua entubada dentro de la vivienda Agua entubada fuera de la vivienda Agua entubada de llave pública (o hidrante) Captadores de agua de lluvia Agua entubada que acarrean de otra vivienda Agua de pipa Agua de un pozo, río, lago, arroyo u otra Sin respuesta Total

2010 76.6 17.3 0.2 N/A 0.7 1.2 2.2 1.7 100

2012 78.4 16.3 0.1 N/A 0.9 1.0 3.3 0.0 100

2014 81.3 14.7 0.2 0.0 0.6 1.6 1.8 0.0 100

2016 81.9 14.1 0.1 0.1 0.5 1.5 1.8 0.0 100

2018 83.4 12.8 0.1 0.1 0.5 1.5 1.6 0.0 100

2020 85.2 11.3 0.1 0.0 0.4 1.5 1.4 0.0 100

Tabla 3. Tipo de acceso al agua potable de las viviendas en localidades rurales (%) Tipo de acceso al agua potable Agua entubada dentro de la vivienda Agua entubada fuera de la vivienda, dentro del terreno Agua entubada de llave pública (o hidrante) Captadores de agua de lluvia Agua entubada que acarrean de otra vivienda Agua de pipa Agua de un pozo, río, lago, arroyo u otra Sin respuesta Total

16

2010 66.2

2012 67.3

2014 71.0

2016 71.5

2018 72.7

2020 75.2

23.8

22.9

21.2

21.0

20.0

17.9

0.4 N/A 1.0 1.4 5.5 1.6 100

0.1 N/A 1.0 1.1 7.6 0.0 100

0.3 0.1 0.7 1.6 4.9 0.0 100

0.2 0.2 0.7 1.7 4.7 0.0 100

0.2 0.4 0.7 1.8 4.3 0.0 100

0.2 0.4 0.6 1.9 3.9 0.0 100

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Situación actual del agua potable en México

Tabla 4. Uso y origen del agua en la República mexicana Origen Total Superficial Subterránea (miles de hm³) (miles de hm³) (miles de hm³)

Uso

Porcentaje

Agrícola

42.5

24.3

66.8

76.1

Abastecimiento público

5.2

7.4

12.6

14.3

Industria autoabastecida

2.0

2.2

4.2

4.8

Termoeléctricas

3.7

0.5

4.2

4.8

Total

53.4

34.4

87.8

100.0

da dentro de ellas, y el 14.8% disponen de ella fuera de la vivienda o la tienen que acarrear de sitios ubicados a cierta distancia de su entorno.

Se estima que de los 125.3 millones de habitantes del país, aproximadamente el 20% (unos 25 millones) habita en localidades rurales, y que 19 millones tienen el servicio dentro de la vivienda y 6 millones la tienen que acarrear de sitios alejados, situación que se debe atender.

Fuentes de abastecimiento y disponibilidad hídrica para el servicio de agua potable Para ubicar al lector en la problemática de la disponibilidad y de los principales usos del agua en México, es conveniente analizar los volúmenes de agua que se utilizan, tanto de aguas superficiales como subterráneas, los cuales se presentan en la tabla 4 con información publicada por la Conagua. Los principales volúmenes utilizados son: en la agricultura el 76.1%; uso doméstico y público urbano en las ciudades y en las localidades rurales, 14.3%; la industria ubicada fuera de las ciudades el 4.8%, y la generación termoeléctrica también el 4.8 por ciento.

La agricultura se abastece principalmente de aguas superficiales, mientras que en las ciudades y sus industrias predomina el uso de aguas subterráneas; las industrias ubicadas fuera de las ciudades utilizan porcentajes parecidos de aguas superficiales y subterráneas, y la generación termoeléctrica aplica preponderantemente aguas superficiales.

Las ciudades que se abastecen de aguas superficiales son aquellas ubicadas en la cercanía de ríos con corrientes permanentes, como las de la costa del océano Pacífico y del Golfo de México, pero casi en todo el norte del país y en el altiplano –que es donde se ubica la mayor parte de la población– predomina el abastecimiento de agua potable con aguas subterráneas. En el entorno de estas ciudades, el agua subterránea se utiliza paralelamente en el riego agrícola, lo que ha propiciado una intensa sobreexplotación de los acuíferos, poniendo en riesgo el suministro a las zonas urbanas y a las comunidades rurales.

De los 653 acuíferos del país, 105 están sobreexplotados, lo cual porcentualmente no parecería grave. Sin embargo, de esos acuíferos sobreexplotados se suministra alrededor del 70% de los consumos de las ciudades, en donde se concentra una gran parte de los 100 millones

18

de habitantes urbanos, la mayoría de la industria y del orden de 2 millones de hectáreas de agricultura regada con aguas subterráneas. Los acuíferos no sobreexplotados son pequeños y con escasa actividad poblacional y económica.

Esta situación ya existe y puede conducir, en plazos no muy lejanos, a la insuficiencia de fuentes de abastecimiento de agua potable, como ya sucede en ciudades como la Zona Metropolitana del Valle de México, Hermosillo, Chihuahua, Monterrey, San Luis Potosí, León, Guadalajara, Puebla, Querétaro, Toluca y muchas otras en condiciones similares, algunas de las cuales ya han tenido severas crisis que han obligado a la adopción de medidas de emergencia, como el caso reciente de Monterrey.

De lo anterior se concluye que principalmente en el norte del país y en el altiplano no existe disponibilidad de aguas subterráneas ni superficiales para satisfacer los déficits actuales de suministro, y mucho menos para atender las demandas previsibles del crecimiento industrial y el urbano, que será un poco mayor de un millón de habitantes por año, es decir, 27 millones de nuevos mexicanos en el año 2050. ¿Implicará lo anterior un cambio gradual del uso del agua superficial y subterránea que se emplea en la agricultura, dedicándola al agua potable en diversas regiones del país? ¿Se dispondrá de recursos económicos para aplicar importantes inversiones en la modernización y tecnificación del riego para reducir los volúmenes en la agricultura y destinarlos al agua potable? En su caso, ¿a quien le corresponderá destinar las grandes inversiones para permitir ese cambio de uso? Estas preguntas y otras similares se han venido planteando en los comités del Agua, de Financiamiento y de Medio Ambiente y Sustentabilidad del Colegio de Ingenieros Civiles de México.

Comentarios finales No se aborda en este artículo el problema correlativo al suministro de agua potable que es el del drenaje sanitario, pero cuando se introduce el agua potable a una vivienda, automáticamente se presenta el problema del desalojo y saneamiento de las aguas residuales, obras que es deseable construir en paralelo, lo cual implica para la sociedad y los gobiernos la necesidad de contar con una planeación y programación de la infraestructura con visión de largo plazo, cuando menos de 25 años, con una importante participación de la sociedad en ella.

Pero de algo no hay duda: en México no se tiene planeación de los usos futuros del agua ni de la infraestructura para optimizar su aplicación en todos los usos: agua potable, drenaje, usos públicos urbanos, agricultura, ganadería, generación de energía, industria, turismo, acuacultura, minería y el respeto a la ecología del agua ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a helios@heliosmx.org

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Soluciones con Geosintéticos

para el sector de infraestructura carretera Proyecto Sistema G Wall Autopista Mitla Tehuantepec km 150+750

CASO ÉXITO

Este muro fue parcialmente construido en el año 2014 y en el transcurso del tiempo sufrió daños por agentes erosivos y falta de subdrenaje complementario.

RETO:

El reto es llevar a buen término su completa construcción, ya que se deben realizar escalones de liga de acuerdo con la separación vertical de las capas existentes, además parte del muro debe convivir con una obra de drenaje transversal.

Solución

Resultado

Se retiraron capas según los daños que presentaban, en algunos tramos fueron 2 y en otros hasta 4.

Se hicieron escalones de liga cada 5 m y se reforzaron cada 0.25 m, respetando las capas existentes del muro; una vez hecho lo anterior, se procedió a construir capas reforzadas cada 0.40 m hasta llegar al hombro del muro.

Recuperar gran parte del muro que estaba construido fue el mayor éxito del proyecto, se evitó retirar más de 5,000 m³ de muro. La complejidad radicaba en los escalones de liga, y el reto fue superado por los grandes profesionales que ejecutaron esta obra.

Este tipo de estructuras generan un considerable ahorro para el constructor al no requerir de materiales como el acero y concreto.

Beneficios obtenidos en el proyecto con el uso de Geosintéticos Tecnología tradicional

Tecnología Geosintéticos

Ahorros

Costos finales

USD$ 250.00

USDM$ 180.00

28%

Tiempo de construcción

2.5 meses

1.5 meses

40%

10

2

80%

Camiones para transporte de materiales (emisiones de CO2)

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INGENIERÍA SÍSMICA TEMA DE PORTADA

Microsismos e Recientemente ha aumentado el interés en los microsismos en la Ciudad de México debido a que los eventos del 17 de julio de 2019, con magnitud Mw 3.2, y del 11 de mayo de 2023, con magnitud Mw 3.2, fueron sentidos intensamente en su zona epicentral y causaron pánico en la población. En este trabajo se describen algunos resultados interesantes desde el punto de vista del movimiento del suelo producido por estos microsismos y del efecto que podrían tener sobre las edificaciones. Primero se hace una presentación de estudios previos, ya que existe información de este tipo de eventos desde el año 1906, para después describir los resultados más importantes que se han obtenido analizando los registros de los microsismos del 17 de julio de 2019 y del 11 de mayo de 2023, que son los primeros cuyas intensidades se registraron ampliamente en el Valle de México.

MARIO ORDAZ Instituto de Ingeniería, UNAM DANNY ARROYO Departamento de Materiales.

Universidad Autónoma Metropolitana SHRI K. SINGH Instituto de Geofísica. UNAM LUIS QUINTANAR Instituto de Geofísica. UNAM

La primera estación sismológica en el Valle de México se instaló en Tacubaya en 1904; gracias a esto existe una amplia base de datos de sismos que se han sentido en la CDMX. Aunque existe la percepción de que los microsismos son un fenómeno reciente, los registros sísmicos muestran que la microsismicidad siempre ha estado presente en el Valle de México. De hecho, existen varios estudios que han contribuido a mejorar el entendimiento de este fenómeno en el Valle de México (véase figura 1). Figueroa (1971) estudió la frecuencia anual de microsismos en el periodo de 1906 a 1971; Alberro y Hernández (1991) reportan una correlación entre el número de microsismos y el nivel de lluvia anual en la estación Tacubaya; y Singh et al. (1998) mostraron que los grandes sismos en las costas de México dispa-

ran incrementos en el número de microsismos que se generan en el Valle de México. Dado que históricamente se han observado microsismos desde el año 1906, es difícil atribuirlos a otras causas que no sean las naturales.

Después del gran sismo del 19 de septiembre de 1985, la instrumentación sísmica se incrementó notablemente en la CDMX: de seis estaciones que existían en 1985 se pasó a aproximadamente 100 estaciones en 1994. En años recientes, el Instituto de Geofísica de la UNAM ha hecho un esfuerzo por robustecer la instrumentación sísmica en el Valle de México (Quintanar et al., 2018). Esta labor de instrumentación ha hecho posible un estudio detallado de la microsismicidad en el Valle de México; de particular importancia son los microsismos del 17 de julio de 2019 y del 11 de mayo de 2023.

1971 Figueroa: frecuencia anual de microsismos en el Valle de México entre 1906 y 1969

1991 Alberro y Hernández: correlación entre el número de microsismos y la lluvia anual en la Estación Tacubaya

1998 Singh: los grandes sismos en las costas de México disparan incrementos en microsismos en el Valle de México

Figura 1. Algunos estudios previos sobre la microsismicidad en el Valle de México.

20

Los microsismos del 17 de julio de 2019 y del 11 de mayo de 2023 En julio de 2019 se observó un enjambre de microsismos en la CDMX, los cuales se registraron en varias estaciones en el Valle de México. El evento más grande de la secuencia se registró el 17 de julio de 2019, con una magnitud Mw 3.2 y epicentro cerca del Panteón de Dolores de la CDMX. La estación sísmica más cercana al epicentro fue la MHVM, ubicada en la zona de terreno firme, aproximadamente a una distancia epicentral de 1 km. La aceleración máxima del terreno (PGA) que se

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Microsismos en la CDMX

s en la CDMX midió en la estación MHVM fue de 314 cm/s2, que es el máximo valor de PGA que se ha medido en el Valle de México; este valor es mayor a los máximos que se midieron durante los sismos del 19 de septiembre de 1985 y de 2017 (véase figura 2). Este evento se sintió intensamente en la zona epicentral y causó pánico en la población, así como preocupación en las autoridades; sin embargo, no produjo daños.

En mayo de 2023, nuevamente se presentó un enjambre de microsismos, el mayor de los cuales se registró el día 11 con una magnitud Mw 3.2 y epicentro cercano al Parque Ecológico Las Águilas, en la alcaldía Álvaro Obregón. El evento principal se midió en numerosas estaciones en el Valle de México y el máximo valor medido de PGA fue de 176 cm/s2 en la estación ENP8, ubicada aproximadamente a 2 km del epicentro, en la zona de terreno firme. Este valor de PGA supera la máxima aceleración medida durante el sismo del 19 de septiembre de 1985 (véase figura 2).

Nuevamente, el evento se sintió intensamente en la zona epicentral y causó pánico en la población, aunque no produjo daños. Los registros de los microsismos muestran que se pueden alcanzar altas intensidades sísmicas en la zona epicentral, incluso mayores a las que se han observado en eventos sísmicos que han causado gran daño en la CDMX, sin que se produzcan daños ni víctimas (véase figura 3).

Los microsismos del 17 de julio de 2019 y del 11 de mayo de 2023 son los primeros eventos de este tipo que fueron bien registrados, desde el punto de vista instrumental, en las estaciones del Valle de México; esto ha hecho posible, por primera vez, estudios de fuente sísmica y atenuación de las ondas sísmicas para este tipo de eventos (Singh et al., 2020).

El análisis de los registros durante los microsismos ha mostrado que tienen características muy diferentes de los que se observan en registros de sismos con epicentros fuera del Valle de México. En particular, se ha observado que: 1. En la zona epicentral son movimientos muy intensos, de alta frecuencia, con una duración mucho más corta que los sismos que han dañado la CDMX (véase figura 4).

2. Las altas intensidades observadas en la zona epicentral de los microsismos decaen rápidamente al aumentar la distancia y se vuelven prácticamente imperceptibles a pocos kilómetros. Por ello, sus

314 cm/s2

225 cm/s2 176 cm/s2 161 cm/s2

19 sep Mw 8

19 sep Mw 7.1

Microsismo 17 jul Mw 3.2

Microsismo 10 may Mw 3.2

1985

2017

2019

2023

Figura 2. Mayores aceleraciones máximas del terreno que se han medido en el Valle de México. La aceleración de 314 cm/s2 es la máxima que se ha medido en la CDMX.

300 edificios colapsados

44 edificios colapsados

10,000 víctimas

369 víctimas

19 sep Mw 8

19 sep Mw 7.1

1985

2017

Sin daños reportados

Sin daños reportados

Microsismo 17 jul Mw 3.2

Microsismo 10 may Mw 3.2

2019

2023

Figura 3. Edificios colapsados y víctimas durante eventos sísmicos con los mayores valores de PGA en el Valle de México.

efectos tienen un carácter local, a diferencia de los eventos sísmicos de magnitud importante con epicentros fuera del Valle de México, cuyos efectos se aprecian en todo el Valle de México 3. Los microsismos concentran su energía en alta frecuencia, por lo que producen mayores intensidades para estructuras con periodos muy cortos, es decir, estructuras muy rígidas. Por tanto, los microsismos tenderían a afectar más a estructuras de uno o dos pisos de altura. En la figura 5 se muestran los es-

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Aceleración, cm/s2

Aceleración, cm/s2

Aceleración, cm/s2

Aceleración, cm/s2

Microsismos en la CDMX

19/09/1985 Mw 8, R=300 km Estación SCT Zona del Lago

400 200 0 –200 –400

0

10

20

30

40 Tiempo, s

50

60

70

80

19/09/2017 Mw 7.1, R=130 km Estación CH84 Zona del Lago

400 200 0 –200 –400

0

10

20

30

40 Tiempo, s

50

60

70

80

17/07/2019 Mw 3.2, R=1 km Estación MHVM Zona Firme

400 200 0 –200 –400

0

10

20

30

40 Tiempo, s

50

60

70

80

60

70

80

11/05/2023 Mw 3.2, R=2 km Estación ENP8 Zona Firme

400 200 0 –200 –400

0

10

20

30

40 Tiempo, s

50

Figura 4. Registros de aceleración durante los eventos sísmicos listados en las figuras 2 y 3.

pectros de respuesta para los sismos listados en las figuras 2 y 3, en las estaciones en que se observaron los mayores valores de PGA. Un hecho interesante es que, a pesar de las altas intensidades que se registraron en la zona epicentral de los microsismos, no se produjo daño en las edificaciones cercanas. En el caso del evento del 17 de julio de 2019, la zona epicentral se localizó en el Panteón de Dolores, y no se registraron daños estructurales porque no hay edificaciones en el área.

En cambio, la zona epicentral del microsismo del 11 de mayo de 2023 está densamente poblada y la mayoría de las edificaciones tiene entre uno y dos pisos, que en teoría debieron ser susceptibles a los movimientos de alta frecuencia de este tipo de sismo, y sin embargo no se advirtió daño. Esta observación sugiere que el comportamiento estructural de edificaciones sujetas a movimientos del suelo característicos de los microsismos

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u Los microsismos del 17 de julio de 2019 y del 11 de mayo de 2023 son los primeros eventos de este tipo que fueron bien registrados, desde el punto de vista instrumental, en las estaciones del Valle de México; esto ha hecho posible, por primera vez, estudios de fuente sísmica y atenuación de las ondas sísmicas para este tipo de eventos. El análisis de los registros durante los microsismos ha mostrado que tienen características muy diferentes de los que se observan en registros de sismos con epicentros fuera del Valle de México. no está completamente entendido. Este tema deberá estudiarse en detalle en el futuro.

Los microsismos y el reglamento de construcciones de la CDMX Como se mencionó antes, después del microsismo del 17 de julio de 2019 existió la preocupación sobre el efecto de este tipo de eventos en las edificaciones de la CDMX, y sobre si los espectros de diseño del Reglamento para las Construcciones de la CDMX eran adecuados para la microsismicidad. En cuanto a los reglamentos de construcción, el efecto de los microsismos ya se consideraba en los espectros de diseño sísmico de 1987, con base en los estudios del grupo de trabajo de Emilio Rosenblueth (1989), que consideró un microsismo con magnitud Mw 4.7.

Gracias a los numerosos registros que se obtuvieron durante el microsismo del 17 de julio de 2019 fue posible establecer por primera vez un modelo para la fuente sísmica y un modelo de atenuación del movimiento del suelo aplicable a microsismos. Estos modelos permitieron hacer análisis formales de peligro sísmico para la versión 2020 de los espectros de diseño de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo de la CDMX que consideraran los microsismos. Los resultados mostraron que, aunque los microsismos pueden generar altas intensidades en su zona epicentral, su tasa de ocurrencia es tan baja que su contribución a los espectros para diseño sísmico de la CDMX es marginal.

Por lo tanto, los microsismos se han considerado explícitamente en el Reglamento de Construcciones para la CDMX, por lo menos desde 1987 y hasta la fecha, sin que su impacto sea importante. Lo que sí ha cambiado en los últimos 30-40 años es el grado de sofisticación de los modelos de peligro sísmico, gracias al incremento en la instrumentación sísmica.

Conclusiones Se ha presentado una revisión de puntos importantes sobre el conocimiento de los microsismos en la CDMX desde el punto de vista del movimiento del suelo. Aunque existe la percepción de que los microsismos son un fenómeno reciente, debido a que los del 17 de julio de

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Microsismos en la CDMX

Pseudoaceleración cm/s2

1600

SCT_1985

CH84–2017

MHVM_2019

ENP8_2023

que sean capaces de producir daños estructurales, y su contribución al peligro sísmico de la CDMX es marginal debido a su baja tasa de ocurrencia Reconocimientos Los estudios que se describen en este artículo fueron posibles gracias a los registros sísmicos producto del trabajo del personal de la Unidad de Instrumentación Sísmica del Instituto de Ingeniería de la UNAM, del Servicio Sismológico Nacional y del CIRES.

1200 800 400 0

0

1

2 Periodo, s

3

4

Figura 5. Espectros de respuesta durante los eventos sísmicos listados en las figuras 2 y 3.

2019 y del 11 de mayo de 2023 fueron sentidos intensamente en la zona epicentral y causaron pánico en la población y preocupación en las autoridades, se describe una serie de estudios previos sobre los microsismos donde se identifica que hay registro de estos desde 1906. Aunque este tipo de sismos se sienten fuertemente en la zona epicentral y registran aceleraciones del suelo máximas mayores a las que se han registrado durante eventos sísmicos muy destructivos, no se ha identificado

Referencias Alberro, J., y R. Hernández (1991). Temblores inducidos por fuerzas de filtración. Reporte 530. México: Instituto de Ingeniería, UNAM. Figueroa, J. (1971). Sismicidad en la cuenca del Valle de México. Serie de Investigación 289. México: Instituto de Ingeniería, UNAM. Quintanar, L., et al. (2018). A seismic network for the Valley of Mexico: Present status and perspectives. Seismologic Research Letters (89) 2A: 356-362.

Rosenblueth, E., M. Ordaz, F. J. Sánchez-Sesma y S. K. Singh (1989).

The Mexico earthquake of September 19, 1985. Design spectra for Mexico's Federal District. Earthquake Spectra 5(1): 273-291.

Singh, S. K., J. G. Anderson y M. Rodríguez (1998). Triggered seismicity in the Valley of Mexico from major Mexican earthquakes. Geofísica Internacional 37(1); 1-11.

Singh, K., et al. (2020). Lessons from a small local earthquake (Mw 3.2) that produced the highest acceleration ever recorded in Mexico City. Seismological Society of America 91(6): 3391-3406. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a helios@heliosmx.org

DIÁLOGO

Hay que formar al ingeniero de manera integral El perfil del ingeniero civil que formamos incluye una educación robusta en ciencias básicas para posteriormente enfocarlo en la atención de lo que el país necesita. Utilizamos diversos cursos para enseñarles, por ejemplo, el tema de ferrocarriles, que están en auge ahora con obras y proyectos ambiciosos.

EDUARDO FRANCISCO REYES DE LUNA Director del Programa de Ingeniería Civil.

Departamento de Tecnologías Sostenibles y Civil. Escuela de Ingeniería y Ciencias, Región Ciudad de México Santa Fe. Tecnológico de Monterrey campus Santa Fe.

Ingeniería Civil (IC): ¿Con qué periodicidad se actualizan los programas de estudio y qué factores son tenidos en cuenta como determinantes para efectuar algún cambio?

Eduardo Francisco Reyes Luna (EFRL): Aproximadamente cada siete años se hacen actualizaciones o cambios en los programas de estudio del Tecnológico de Monterrey. Generalmente se analizan cuatro grandes campos: el de la producción de bienes, productos y servicios relacionados con la carrera; esto implica hacer un estudio sobre los aspectos económicos y sociales más relevantes relacionados con la carrera. Se analiza el campo profesional como tal: origen y evolución de la profesión en México y en el mundo, su razón de ser en la sociedad, sus problemáticas principales, su presente, lugares donde se ejerce, tendencias locales y globales del accionar profesional, etc. En el campo del conocimiento se analiza el estado actual y las nuevas exigencias para la docencia e investigación en que se basa la formación de los nuevos cuadros de profesionales de la carrera.

Finalmente, se aborda el marco institucional, en el que se inserta la carrera: la filosofía, políticas, normativas, plan estratégico, visión, etcétera.

IC: ¿Es muy estricto el plazo, o si surge alguna circunstancia que determina la oportunidad de hacer un cambio antes de que se cumplan los siete años se hace?

EFRL: Lo podemos realizar, quizá cada escuela tiene la oportunidad de generar cambios locales, siempre y cuando se respeten ciertos contenidos que son estrictos.

Por ejemplo, dentro de la lista de materias que hay en el Tec existen materias optativas, donde el alumno tiene la opción de elegir ciertas áreas. También podemos implementar nuevos retos en las unidades de formación.

IC: Para la elaboración de los programas o su modificación, pensando en la entrada de los estudiantes al mercado laboral, ¿tienen algún tipo de interacción con

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el sector productivo, el sector público y los organismos gremiales?

EFRL: Es mucho el tiempo que se dedica a la elaboración de un plan de estudios: se hacen reuniones por academia, cada una de las cuales es especialista en cierta área, estructuras o mecánica de suelos, por ejemplo.

Con toda esta planeación, en el modelo educativo actual se implementó el modelo del Socio Formador. Con base en este modelo, buscamos involucrar a los actores de la industria, a organizaciones, para tener sus aportaciones en cuanto a las áreas que son relevantes.

IC: A lo largo de la vida de este programa, ¿cómo ha ido cambiando la matrícula y el perfil de los estudiantes?

EFRL: El programa de Ingeniería Civil en el campus Santa Fe se inició en 2019 con su primera generación que, por cierto, fue bastante buena en todos los aspectos.

En virtud del sello de la institución de formar líderes, los alumnos que se inscriben reciben la mejor educación tanto en la parte disciplinar como en la transversal, gracias a lo cual, al paso de los años, se ha incrementado la matrícula de manera considerable, y a pesar de tener diversidad en los perfiles, en estos cinco años se ha conservado el perfil emprendedor y de liderazgo.

IC: Para muchos, se llega a ser ingeniero civil cuando, además de preparación académica, ya se ha tenido experiencia en la práctica profesional. ¿Qué opina usted?

EFRL: En la institución contribuimos a que el alumno posea este requerimiento y beneficio aplicando el programa de Socio Formador. Este programa se utiliza en todos los bloques donde se incluyen los contenidos más robustos de cada área de estudio, y básicamente se involucra a una empresa de gobierno o privada, que comparte un problema o actividad real, al cual le llamamos reto. De esta manera, los alumnos van adquiriendo experiencia dentro de su trayectoria profesional.

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Hay que formar al ingeniero de manera integral

IC: ¿Hay un área de educación continua para los estudiantes egresados?

EFRL: En el Tec de Monterrey existen muchos cursos, especialidades, maestrías que, dependiendo del sector, ofrecen opciones de actualización continua. En el caso de la ingeniería civil, tenemos especialidades, maestrías y varios cursos sobre tecnología, liderazgo y en otras áreas que son importantes para la parte profesional.

IC: ¿Qué importancia se les da a las materias o temas relacionados con enfoque y cuestiones sociales, económico-financieras, ambientales, de planeación?

EFRL: Mucha. El Tec de Monterrey tiene un sello muy particular por preparar al alumno en temas de liderazgo, emprendimiento, ambientales, económicos, sociales.

Eso lo hacemos con todas las materias que son transversales y que el alumno está obligado a tomar.

Tenemos la Semana TEC, específica para que el alumno pueda tomar ese tipo de cursos, los cuales a veces utilizamos para proporcionarle herramientas tecnológicas.

IC: Algunos ingenieros con larga experiencia plantean que todas las nuevas tecnologías son importantes, son útiles, pero que nunca se debe perder el enfoque crítico y analítico del individuo, porque si uno le da cifras erróneas a una computadora obtendrá resultados erróneos. ¿Cómo se maneja con los estudiantes el tema de usar la tecnología con criterio, sin confiar a ciegas en lo que ella ofrece?

EFRL: Estoy totalmente de acuerdo. Siempre tratamos de formar al alumno en ciencias básicas: que tengan esos criterios bien formados en matemáticas, física, programación, química y demás; nunca dejamos a un

lado esa parte, que considero es la más importante. Yo siempre les digo a los alumnos: no hay que ser usuario de un programa. La realidad es que cualquier persona puede aprender a usar el programa y usarlo, pero no sabe qué valores son los que está ingresando o qué valores está dando el programa. Entonces, obviamente hay que formarlos bien en la parte crítica, en la parte técnica, darles la herramienta pero inculcarles que la utilicen con un buen criterio.

Esta es la parte más importante de la educación, de la formación: no debe desatenderse lo básico. Si nosotros o cualquier institución quiere agregar algo tecnológico está bien, siempre y cuando se sepa cómo funciona de raíz, cómo utilizarlo bien.

IC: ¿Qué conclusiones sacaron del impacto que tuvo la pandemia de COVID-19 en la educación y de las políticas que se tomaron ante ella?

EFRL: Creo que el proceso de enseñanza-aprendizaje fue bastante complejo. En el Tecnológico de Monterrey se implementaron diversas herramientas tecnológicas que mejoraron increíblemente la práctica docente y, sobre todo, el aprendizaje de los alumnos. De hecho, el Tec fue de las primeras instituciones en el país en tomar la decisión de cambiar las clases al formato virtual, y esto fue posible porque ya estábamos preparados.

Ahora nos hemos quedado con buenas prácticas de la pandemia, como tener participación de expertos que no están físicamente en México, pero que con la tecnología nos resulta posible invitarlos a nuestras clases. Es claro que no hay como las clases presenciales, yo creo que esa interacción que tienen alumnos y profesores, el uso de laboratorios, no lo podemos reemplazar. La presencialidad es imprescindible.

En la ingeniería civil tenemos especialidades, maestrías y varios cursos sobre tecnología, liderazgo y en otras áreas que son importantes para la parte profesional.

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Hay que formar al ingeniero de manera integral

EFRL: La evaluación virtual fue compleja. En la evaluación presencial podemos tener el control y podemos revisar que el alumno realmente esté trabajando, que esté haciendo la práctica en el laboratorio, que esté analizando lo que ocurre con algún modelo, pero en línea no teníamos ese control. Si bien es cierto que el conocimiento es importante, el modelo educativo está enfocado en desarrollar competencias disciplinares y transversales en nuestros alumnos.

Un requisito en todos los campus del Tec es tener para las carreras que lo requieren un buen laboratorio, con equipos de vanguardia. Laboratorio de Sustentabilidad en el Agua.

Los alumnos reciben la mejor educación tanto en la parte disciplinar como en la transversal, gracias a lo cual, al paso de los años, se ha incrementado la matrícula de manera considerable.

IC: Sin duda el tema de la evaluación y calificación se dificultó mucho durante la virtualidad.

EFRL: Así es, definitivamente el control que tenemos en el aula es mucho mejor, logramos tener la atención del alumno; sin embargo, la virtualidad también nos permitió ser más creativos al momento de diseñar los instrumentos de evaluación, que al final deben estar enfocados en medir competencias.

IC: ¿Se evaluó y calificó durante el periodo virtual, y en tal caso, con cuáles procedimientos y resultados?

26

IC: ¿Al volver a la enseñanza presencial se hizo algún examen o procedimiento para verificar si realmente habían adquirido los conocimientos?

EFRL: No recuerdo haber contado con un espacio específico para evaluar cómo llegaban preparados en las distintas áreas cuando retomamos la presencialidad. En la continuidad del proceso de enseñanza sin duda se puede verificar, aunque no con todo rigor, si hubo aprendizaje o no.

No obstante, se diseñaron talleres complementarios para reforzar conocimientos y competencias trabajados durante la pandemia.

IC: Las nuevas tecnologías, herramientas novedosas, criterios ASG hoy en día son aspectos relevantes para el desarrollo de la infraestructura, a los que se está sumando con gran intensidad la inteligencia artificial. ¿Cómo son tratados estos temas por ustedes en la carrera de Ingeniería Civil?

EFRL: Los abordamos de manera regular, obligatoria en la currícula; involucramos mucho al alumno para que todas sus actividades tengan un buen enfoque social y ambiental.

IC: ¿Con qué infraestructura de laboratorios cuenta la Facultad o la Escuela de Ingeniera de Civil?

EFRL: En el Tec de Monterrey, en todos los campus, uno de los requisitos prioritarios es tener para las carreras que lo requieren un buen laboratorio, con equipos de vanguardia para docencia e investigación.

IC: ¿Es un solo laboratorio, o los hay por especialidad –geotecnia, estructuras, hidráulica…?

EFRL: Es un laboratorio de ingeniería civil, pero sí está dividido en cuatro áreas: mecánica de suelos, estructu-

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Hay que formar al ingeniero de manera integral

u Tratamos de formar al alumno en ciencias básicas: que tengan criterios bien formados en matemáticas, física, programación, química y demás; nunca dejamos a un lado esa parte, que considero es la más importante. Yo siempre les digo a los alumnos: no hay que ser usuario de un programa. Cualquier persona puede aprender a usar el programa y usarlo, pero no sabe qué valores son los que está ingresando o qué valores está dando el programa. Entonces, obviamente hay que formarlos bien en la parte crítica, en la parte técnica, darles la herramienta pero inculcarles que la utilicen con un buen criterio. ras, combinada con el área de materiales, hidráulica y, finalmente, sustentabilidad en el agua.

IC: ¿Cuáles son las opciones para regularizar a los alumnos que reprueban alguna materia?

EFRL: Dentro del Tec de Monterrey existe un programa bastante efectivo al que llamamos “Modelo de acompañamiento”. En él se cuenta con un mentor de éxito estudiantil que acompaña al alumno en la parte emocional, le da una guía, y desde luego el director: todos tratamos de motivar al alumno, darle una buena guía como medida de prevención para que no repruebe: eso es lo más importante.

En caso de que un alumno repruebe, por reglamento existe el estatus académico, que básicamente se refiere a la situación del alumno con base en las calificaciones finales y, a partir de este, se determinan las medidas por aplicarse para la recuperación del alumno. Desde luego, existen los exámenes de recuperación y la posibilidad de que vuelva a cursar la materia. También contamos con un departamento que se llama LiFE (Liderazgo y Formación Estudiantil), que se encarga de agregar materias para mejorar las técnicas de estudio y ofrece un acompañamiento incluso emocional y psicológico al alumno para que se pueda recuperar. Dentro de la institución existe un modelo bastante fuerte para que el alumno tenga éxito en su carrera profesional.

IC: A veces los alumnos no rinden como deberían porque no se aplican, porque no tienen la capacidad, etc., pero en ocasiones puede influir la manera en que se imparten ciertas materias o la capacidad de los profesores, por ejemplo. ¿Eso se evalúa, o solo se concentran en los alumnos?

EFRL: Por supuesto que también nos concentramos en el profesor. El profesor influye muchísimo en la educación. Desde la contratación de los profesores hay muchos requisitos en temas de experiencia docente y profesional. También existe el acompañamiento al profesor; hay algunos de mayor experiencia que aportan su visión a aquellos con menos experiencia. Asimismo, se ofrece capacitación al docente.

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IC: ¿Temas como la planificación y el desarrollo de políticas públicas en materia de infraestructura son abordados en alguna materia o curso en la carrera?

EFRL: Sí. En cada área –estructuras, hidráulica, mecánica de suelos, etc.–, durante los primeros cursos se revisan y estudian las necesidades del país en infraestructura hídrica, en edificaciones, etc., para que podamos determinar y planear bien lo que se va a construir.

Existen temas particulares para aprender a hacer una buena proyección, una buena planificación de cualquier tipo de infraestructura. Particularmente, tenemos una unidad de formación donde se estudian las factibilidades técnica, económica, social y ambiental.

IC: ¿Cuáles han sido los factores más determinantes para hacer los ajustes al programa de estudios?

EFRL: Primordialmente el perfil del ingeniero civil que se requiere. Hemos llegado a la conclusión de que hay que formar al ingeniero de manera integral, darle una educación robusta en ciencias básicas y posteriormente darle ese enfoque atendiendo lo que el país necesita.

Utilizamos diversos cursos para enseñarles, por ejemplo, el tema de ferrocarriles, que están en auge ahora, con obras y proyectos ambiciosos.

IC: Para la modificación de los planes de estudio se tiene en cuenta seguramente la experiencia de lo que han venido haciendo, las necesidades, pero, además de los profesores y los investigadores, ¿se toma en cuenta la opinión de los alumnos?

EFRL: Considerando que la mayoría de ellos no tiene experiencia, su participación se concentra en opinar cómo está recibiendo su educación y si tiene sugerencias respecto a posibles ajustes en cuanto al fondo y la forma del proceso educativo y, obviamente, la percepción que tiene de la labor de los docentes, aunque generalmente esta labor se concentra principalmente en un grupo de expertos.

IC: ¿Están organizados los egresados del Tec? Me refiero en específico de los de ingeniería civil. En caso de que sí, ¿cómo se instrumenta la relación con la institución?

EFRL: Tenemos muchísimos egresados que regresan como profesores, como asesores, para dar cursos o conferencias. En ocasiones, cuando son empresarios, ofreciendo oportunidades laborales especialmente a los alumnos a punto de egresar. Para la institución, el egresado es muy importante, por lo que tenemos un departamento que lleva esta comunicación con los “exatecs”, además del seguimiento que les damos para saber dónde están en su carrera profesional, si han emprendido, terminado un posgrado, etc. También buscamos que sigan en contacto con su alma mater

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ENERGÍA

La confiabilidad de la red eléctrica en México Si se habla de desarrollo, crecimiento económico y bienestar para la población, la confiabilidad de la red eléctrica en México es hoy en día uno de los principales temas de discusión. La primera motivación para contar con una adecuada planeación y operación de cualquier sistema eléctrico es, sin duda alguna, brindar al usuario final un servicio de suministro de energía confiable, seguro y a un costo accesible. En este artículo se abordan los principales retos que tenemos como país en términos de confiabilidad eléctrica.

HÉCTOR ALEJANDRO BELTRÁN MORA Ingeniero eléctrico con maestría en Ciencias (Planeación y expansión de sistemas eléctricos de potencia) y en Administración Pública. Profesor de la Facultad de Ingeniería de la UNAM y miembro del Consejo Directivo del Consejo Internacional de Grandes Sistemas Eléctricos México.

30

El acceso a la energía es una condición necesaria no solo para el bienestar de las personas, sino también para el crecimiento de los sectores productivos de cualquier país del mundo. En este sentido, México no es ajeno a los retos que representa la ampliación y modernización de su infraestructura eléctrica integrada en lo que conocemos como sistema eléctrico nacional (SEN), que abarca no solo las grandes centrales de generación, sino también, entre otros elementos, la red nacional de transmisión (RNT) y las redes generales de distribución (RGD).

Este trabajo busca centrar la discusión en dos de los puntos de vista más relevantes cuando se habla de confiabilidad eléctrica: las necesidades técnicas del SEN y el beneficio al usuario final.

o un sistema funcione de manera correcta bajo ciertas condiciones de diseño. Es decir, la confiabilidad no implica, de ninguna manera, la ausencia de fallas o disturbios sino que, ante la ocurrencia de estos, ese dispositivo o sistema pueda resistirlos y continúe operando de manera segura dentro de sus propios límites físicos. Con esta idea básica, es fácil trasladar el concepto de confiabilidad a los sistemas eléctricos de potencia.

Al referirnos a este tipo de sistemas, la confiabilidad eléctrica comprende dos grandes atributos que deben ser considerados por las personas que se dedican a planear, diseñar, construir y operar la infraestructura eléctrica: el primero se refiere a la suficiencia de recursos y el segundo a la seguridad de operación. El primero de ellos se relaciona con la existencia de toda la infraesEl concepto de “confiabilidad” tructura necesaria para suministrar energía eléctrica a En la enseñanza de la ingeniería se trata la confiabilidad los usuarios finales: desde el transformador que está como la habilidad de que un elemento, un dispositivo en el poste de la esquina hasta las grandes centrales eléctricas. El segundo atributo está relacionado con la seguridad, ya que Cancelado 4 la infraestructura eléctrica no debe Requiere cancelación 2 poner en riesgo al medio ambiente, a las personas que la operan y mucho 4 Pausado menos a la población en general.

Pendiente de inclusión en la planeación de 85 A pesar de lo que pueda discutirla CFE/Pendiente de asignación de recursos Con recursos asignados para contratación se sobre la definición de confiabilidad 15 y ejecución (Pidiregas) eléctrica, existe una que está sobre En construcción (etapa de estudios/ las demás y que debe ser el punto 0 adquisición de equipos) de referencia para un análisis serio En construcción (avance constructivo >0%) 14 y la conformación de una opinión Terminados informada. Me refiero a la definición 9 que existe en la Ley de la Industria 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Eléctrica (LIE), que la define como Figura 1. Estado de las obras instruidas en la RNT (2023). “una habilidad que posee el SEN

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La confiabilidad de la red eléctrica en México

EUA GCR Noroeste*

GCR Baja California

Capacidad en estudio MW <1,000 1,000<MW <5,000 5,000<MW <10,000 MW >10,000

GCR Norte

rd

Ma

Sistema Mulegé

eC é ort

GCR Noreste

s

Sistema La Paz* GCR Occidental*

Golfo de México

GCR Central*

GCR Peninsular*

GCR Oriental*

Mar Caribe

Fuente: Cenace, 2023.

Figura 2. Capacidad de generación en etapa de estudio por Gerencia de Control Regional.

Tabla 1. Estados operativos de alerta y emergencia en el SEN 2016-2021 Estado operativo

20161

2017

2018

2019

2020

2021

∆ 20-21

Participación 2021

TMCA2 17-21

De alerta

228

1,156

1,404

1,823

1,808

2,170

20.0%

94.6%

17.1%

De emergencia

35

44

77

108

51

123

141.2%

5.4%

29.3%

Total

263

1,200

1,481

1,931

1,859

2,293

23.3%

100.0%

17.6%

1 Para el año 2016, se presentan solo las notificaciones del segundo semestre. 2 La tasa media de crecimiento anual fue calculada tomando 2017 como año base. Fuente: CRE, 2022.

para satisfacer la demanda eléctrica bajo condiciones de suficiencia y seguridad de despacho, conforme a los criterios respectivos que emita la Comisión Reguladora de Energía (CRE)”.

Los criterios que ha emitido la CRE sobre confiabilidad eléctrica Una vez establecido el punto de referencia sobre la discusión de la confiabilidad de nuestra red eléctrica, es necesario conocer cuáles son esos criterios que ha emitido la CRE desde la expedición de la LIE en 2014.

En la CRE se elaboraron instrumentos regulatorios con enfoque técnico para la nueva industria eléctrica, entre ellos los relacionados con la confiabilidad eléctrica; para su elaboración se tomó en cuenta todo el trabajo previamente realizado por la industria y por organismos públicos como la Comisión Federal de Elec-

tricidad (CFE) y el Centro Nacional de Control de energía (Cenace), con enfoque en el beneficio del usuario final.

Los instrumentos en materia de confiabilidad eléctrica emitidos por la CRE hasta la fecha son los siguientes: 1. Definición del Requisito Mínimo para la Adquisición de Potencia (2016) 2. Protocolos de emergencia para la adquisición de potencia por parte del Cenace (2016) 3. Código de Red (2016, 2021) 4. Subastas por confiabilidad (2018) 5. Normas Oficiales Mexicanas y Especificaciones Técnicas (2019, 2020, 2021) Planeación del SEN y sus retos de confiabilidad Reto 1: crecimiento de la RNT El nuevo proceso de planeación establecido por la LIE involucra la participación de diversos organismos del

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31

La confiabilidad de la red eléctrica en México

Falta de infraestructura en la RNT 67.2%

Falla en RNT 26.6%

Degradación o falla de UCE 5.7% Otras 0.6%

Fuente: CRE, 2022.

Figura 3. Principales causas de los estados de alerta y emergencia del SEN, 2021.

30,000 29,000 28,000 27,000 26,000 25,000 24,000 23,000 22,000 21,000 20,000 19,000 18,000 17,000 16,000 15,000 14,000 13,000 12,000 11,000 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0

01/01 08/01 15/01 22/01 29/01 05/02 12/02 19/02 26/02 05/03 12/03 19/03 26/03 02/04 09/04 16/04 23/04 30/04 07/05 14/05 21/05 28/05 04/06 11/06 18/06 25/06 02/07 09/07 16/07 26/07 30/07 06/08 13/08 20/08 27/08 03/09 10/09 17/09 24/09 01/10 08/10 15/10 22/10 29/10 05/11 12/11 19/11 26/11 03/12 10/12 17/12 24/12 31/12

MW

sector público. La Secretaría de Energía (Sener) encabeza este proceso y autoriza el documento de planeación emblema de la industria eléctrica, que es el Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (Prodesen); por su parte, la CFE y el Cenace elaboran los programas de ampliación y modernización de la RNT y las RGD, y la CRE contribuye con una opinión hacia la Sener sobre la viabilidad técnica y económica de las obras eléctricas

contenidas en esos programas. El reto de confiabilidad más importante es la ampliación y modernización de la RNT y las RGD. Del análisis de los programas de 2015 a 2021 elaborados por el Cenace se puede observar que la Sener ha autorizado 183 proyectos a la CFE para la ampliación y modernización de la RNT. Año con año se puede observar que el Cenace indica la imperiosa necesidad de que los proyectos que se proponen sí sean construidos por la CFE. Para resumirlo en una frase, el Cenace año con año indica que “las obras que se necesitaban antes se necesitan más ahora”. En la figura 1 se presenta el estado de los proyectos instruidos por parte de Sener.

Si bien existe una oportunidad para que la red eléctrica crezca de una forma más acelerada, este reto no solo requiere acciones por parte de la CFE, sino un esfuerzo en conjunto como sector en el que se revisen aspectos tan amplios como el proceso de planeación de la RNT y RGD; la estructura tarifaria mediante la cual se recuperarán los costos de la nueva infraestructura; los esquemas de participación privada para complementar los esfuerzos de la empresa pública, etc. Como ejemplo de esto último se puede mencionar el reciente anuncio por parte de CFE de nuevos proyectos de transmisión en la Península de Yucatán, en la región occidente del país, y el proyecto para incrementar la capacidad de transmisión en el noreste (Proyecto I19). En ese anuncio de la CFE participaron más de 90 empresas entre contratistas, fabricantes y proveedores.

Ind. gas

Degradación

Degradación por nivel

Manto

Falla

Otra

Ind. carbón

Fuente: Cenace, 2023.

Figura 4. Indisponibilidad de capacidad de generación (MW) en el sistema interconectado nacional durante 2021.

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La confiabilidad de la red eléctrica en México

u El reto para que la red eléctrica crezca de una forma más acelerada no solo requiere acciones por parte de la CFE, sino un esfuerzo en conjunto como sector en el que se revisen aspectos como el proceso de planeación de la red nacional de transmisión y las redes generales de distribución; la estructura tarifaria mediante la cual se recuperarán los costos de la nueva infraestructura; los esquemas de participación privada para complementar los esfuerzos de la empresa pública, etc. Como ejemplo están el reciente anuncio de nuevos proyectos de transmisión en la Península de Yucatán, en la región occidente y el proyecto para incrementar la capacidad de transmisión en el noreste.

Reto 2: inclusión ordenada de fuentes renovables De acuerdo con la Sener (2023), las centrales de energía renovable como la solar fotovoltaica y la eólica representarán en conjunto la mayor inclusión de capacidad limpia en nuestro país para el periodo 2023-2027, con poco más de 27 GW. La integración de dichos proyectos al SEN debe realizarse de manera ordenada, es decir, de manera que no afecte la confiabilidad. Para ello, el uso de sistemas de almacenamiento de energía (como baterías) ha sido recurrentemente requerido por parte del Cenace cuando realiza los estudios de interconexión para esas centrales eléctricas.

De acuerdo con el Cenace (2023), existen más de 70 GW de capacidad en fase de estudios. De esas solicitudes, las tecnologías solar fotovoltaica y eólica representan poco más del 56%. Para darnos una idea de lo que esto representa, pensemos que actualmente el SEN tiene una capacidad instalada de 87.13 GW. En la figura 2 se puede observar que las regiones en las que existe mayor interés para interconectar nuevas centrales eléctricas son la occidental y la oriental. Para estos proyectos, el Cenace ha indicado que requerirán obras de interconexión y refuerzos en la RNT, así como la instalación de sistemas de almacenamiento de energía.

Operación del SEN y sus retos para la confiabilidad Reto 1: fallas y falta de capacidad en la RNT Para discutir los retos de confiabilidad relacionados con la operación del SEN, es necesario hacer referencia al Reporte de Confiabilidad del SEN, que publica la CRE. Del análisis de los reportes publicados por la CRE se puede observar que los estados operativos de alerta y emergencia se han incrementado de manera notable en los últimos años (véanse tabla 1 y figura 3), teniendo como principales causas la falta de infraestructura y las fallas ocurridas en la RNT. Reto 2: capacidad de generación no disponible Se estableció que uno de los atributos de la confiabilidad eléctrica es la suficiencia de recursos. El término para este IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 646 octubre de 2023

atributo cuando se habla de capacidad instalada (GW) es disponibilidad de generación. El SEN no solo necesita que las centrales eléctricas estén instaladas, sino que también se encuentren disponibles para operar. Es decir, se quiere que esos gigawatts de capacidad sirvan para obtener gigawatts hora de energía. Es común escuchar críticas a las energías renovables por su intermitencia, señalando que no generan cuando no tienen irradiación solar o velocidad de viento, y por lo tanto necesitan ser respaldadas.

Esa condición no es exclusiva de las energías renovables. Las centrales eléctricas que llamamos convencionales y que utilizan combustibles fósiles también sufren de cierta intermitencia, que se traduce en indisponibilidad.

Lo anterior puede ser consecuencia de aspectos como falta de combustible, fallas en los equipos, mantenimientos prolongados, etc. De acuerdo con la CRE (2022), durante 2021 las centrales convencionales tuvieron generación indisponible de 62.8 TWh. Este valor representó el 19% de la generación total del SEN en ese año.

Lo anterior es equivalente a haber tenido 9 GW de ciclos combinados instalados y permanentemente apagados.

En la figura 4 se muestra la indisponibilidad de unidades de generación “convencionales” durante el año 2021. Se puede observar que la indisponibilidad fue de

La confiabilidad de la red eléctrica en México

Integración de energías renovables variables

Diferimiento de necesidades de T y D

Activo multipropósito Regulación de frecuencia y otros servicios conexos

Gestión de la demanda

Fuente: Elaboración propia.

Figura 5. Servicios que proporcionan los sistemas de almacenamiento de energía dentro de la industria eléctrica.

u De acuerdo con el Cenace, existen más de 70 GW de capacidad en fase de estudios. De esas solicitudes, las tecnologías solar fotovoltaica y eólica representan poco más del 56%. Para darnos una idea de lo que esto representa, pensemos que actualmente el SEN tiene una capacidad instalada de 87.13 GW. Las regiones en las que existe mayor interés para interconectar nuevas centrales eléctricas son la occidental y la oriental. Para estos proyectos, el Cenace ha indicado que requerirán obras de interconexión y refuerzos en la red nacional de transmisión, así como la instalación de sistemas de almacenamiento de energía. más de 30 GW en febrero de ese año. Para poner estos valores en contexto, la capacidad instalada que se tiene de energías renovables solar fotovoltaica y eólica es de 13.45 GW. Lo anterior quiere decir que, por momentos, las centrales convencionales tienen indisponibilidades de hasta por 2.2 veces la capacidad total instalada de fuentes renovables.

Reto 3: flexibilidad operativa del SEN La flexibilidad operativa puede entenderse como la habilidad del SEN de restablecer las condiciones normales de operación cuando ocurre un desbalance, que puede ser uno entre la energía que se está generando y la que se está consumiendo en el SEN, y que tendrá como efecto desviaciones en la frecuencia de operación (60 Hz). Por otro lado, también puede existir desbalance de la potencia reactiva, que tiene como efecto desviaciones en los niveles de tensión (kV) en los buses de la red.

Para lograr la flexibilidad operativa existen diversas opciones tecnológicas, como los sistemas de almacena-

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miento de energía y dispositivos basados en electrónica de potencia. Los primeros son aliados cuando hablamos de inclusión ordenada de fuentes variables de energía al SEN, puesto que pueden brindar servicios que dan esa flexibilidad operativa (véase figura 5) inyectando y consumiendo energía eléctrica de la red. Entre los servicios que estos sistemas son capaces de brindar están la regulación de frecuencia, la contribución a la reserva operativa, la operación en isla y arranques de emergencia. Por la diversidad de servicios que los sistemas de almacenamiento son capaces de brindar, se conocen como un activo multipropósito en la industria eléctrica.

Conclusiones La confiabilidad de un sistema eléctrico de potencia no se caracteriza por la ausencia de fallas o disturbios, sino que ante la ocurrencia de estos la infraestructura eléctrica sea capaz de mantener su integridad y continuar operando de manera segura. No es posible afirmar, al menos desde el punto de vista técnico, que no ocurrirán fallas o interrupciones en el SEN. En los frentes de planeación y operación, el SEN tiene retos importantes que superar. Sin duda el acelerar el ritmo de ampliación y modernización de la RNT y las RGD es imperativo, así como asegurarse de que la inclusión de las centrales eléctricas –cualquiera que sea su tecnología– se realice de manera ordenada, sin afectar en ningún momento y por ningún motivo la confiabilidad del SEN y la seguridad del suministro a los usuarios finales. La CFE ha hecho un trabajo excepcional durante muchos años planeando, construyendo y operando la infraestructura del SEN. Es necesario implementar nuevos mecanismos para que el trabajo que ha realizado sea complementado, y no sustituido, por el sector privado en los términos que el Estado mexicano decida.

La discusión sobre la confiabilidad eléctrica en nuestro país no debe ser una de buenos contra malos, convencionales contra renovables, privados contra públicos, liberales contra conservadores. La discusión es de naturaleza técnica y debe estar centrada en las necesidades del SEN y el beneficio al usuario final.

Finalmente, se puede o no estar de acuerdo sobre las tecnologías que deben incluirse en el SEN, la aplicación de una nueva política energética e incluso la forma en la que el Estado regula la participación del sector privado. Lo importante es siempre ser proconfiabilidad Referencias Centro Nacional de Control de Energía, Cenace (2023). Programa de ampliación y modernización de la red nacional de transmisión y de los elementos de las redes generales de distribución que corresponden al mercado eléctrico mayorista 2023-2037.

Consejo Regulador de Energía, CRE (2022). Reporte de confiabilidad del sistema eléctrico nacional 2021.

Secretaría de Energía, Sener (2023). Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional 2023-2037. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

Escríbanos a helios@heliosmx.org

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LEGISLACIÓN

Actualización de la NTC para Diseño por Viento El principal objetivo de este artículo es presentar los principales cambios realizados en la NTC-Viento para la Ciudad de México, con particular énfasis en los temas de velocidad máxima, empujes estáticos y dinámicos, así como en estados límite de servicio por efectos de viento. Los cambios sugeridos para la nueva versión de la NTC-Viento para la Ciudad de México están orientados a una mejor comprensión del fenómeno del viento en estructuras mediante el uso de metodologías prácticas.

ADRIÁN POZOS ESTRADA Investigador, Instituto de Ingeniería (II), UNAM. ALBERTO LÓPEZ LÓPEZ Consultor.

LUIS ESTEVA MARABOTO Investigador, II UNAM. ISAAC F. LIMA CASTILLO Profesor en la Facultad de Ingeniería, UNAM. JORGE SÁNCHEZ SESMA Consultor.

DANIEL MANZANARES PONCE Director general de Aluvisa/ANIVIP.

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En los últimos años, la Ciudad de México, que cubre un área aproximada de 1,500 km2, ha experimentado un aumento en la construcción de edificaciones, lo que hace necesario mejorar la normativa de viento actual para brindar estructuras seguras bajo cargas de viento. La actual Norma de Diseño por Viento (NTC-Viento) para la Ciudad de México se ha actualizado para incluir métodos de análisis de última generación, así como avances recientes en ingeniería de viento en México y el extranjero.

Como cualquier otro código o norma, los códigos y normas de diseño eólico son documentos legales que tienen el objetivo de proteger a la sociedad contra fallas o mal funcionamiento de estructuras sensibles al viento.

En México, el Manual de Obras Civiles para Diseño por Viento de la Comisión Federal de Electricidad (CFE, 2020), que es ampliamente utilizado para el diseño por viento, fue actualizado recientemente para incluir métodos de análisis de última generación, así como avances recientes en ingeniería de viento en México y el extranjero. En escala local, la Ciudad de México cuenta con su propia norma de diseño por viento (NTC-Viento). La actual versión (2017) incluye lineamientos generales para su uso y aplicación, caracterización del peligro eólico en términos de velocidad regional del viento, así como procedimientos para calcular los empujes estáticos y dinámicos de los efectos del viento sobre estructuras. La NTC-Viento ha sido actualizada con cierta regularidad. En la figura 1 se ofrece una representación esquemática de la evolución del Reglamento de Construcciones para la Ciudad de México y la NTC-Viento a lo largo de los años, incluyendo todas las actualizaciones.

En esa figura se observa que la actual NTC-Viento (2017) ha sido actualizada dos veces desde la versión

de 1987. La periodicidad de las actualizaciones es de 15 años, aproximadamente. Para la nueva versión de la NTC-Viento, que se publicará a finales de 2023, el periodo de actualización se redujo a seis años, pues, de acuerdo con la nueva normativa de la Ciudad de México para la actualización de códigos y normas, la periodicidad de las actualizaciones se fijó en seis años.

El objetivo principal de este artículo es presentar una visión general de la actualización de la NTC-Viento (2023). La descripción de los principales cambios se organiza en tres secciones: velocidades máximas, empujes estáticos y dinámicos, y estados límite de servicio por efectos de viento.

Velocidades máximas La velocidad del viento regional (velocidad del viento básica) se utiliza en el cálculo de la velocidad del viento de diseño. La actual NTC-Viento (2017), que solo es aplicable a la Ciudad de México, incluye una tabla con valores de velocidad del viento regional con ráfagas de 3 segundos a 10 m de altura para terreno abierto y para tres periodos de retorno diferentes (es decir, 10, 50 y 200 años). La nueva versión NTC-Viento (2023) incluye mapas de contorno (véase figura 2) de velocidad regional del viento, a 10 m de altura para terreno abierto para los mismos valores del periodo de retorno que la versión 2017. Esta es la primera vez que se desarrollan mapas de contorno para presentar la velocidad regional para la Ciudad de México. Para el desarrollo de los mapas de contorno se empleó información de 23 estaciones meteorológicas, 15 de la red de estaciones PEMBU (Programa de Estaciones Meteorológicas del Bachillerato Universitario) de la UNAM y ocho del Servicio Meteoro-

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Actualización de la NTC para Diseño por Viento

Reglamento de Construcciones para el DF (RCDF)

RCDF

RCDF

RCDF

RCDF

RCDF

1957

1942

1966

1977

1985

1920

Normas de emergencia.

El 28/06 ocurrió un gran sismo en la CDMX. Inmediatamente después se realizaron cambios a la normativa sísmica

Temas: introducción, vía pública, servicios públicos, edificación, viento y terremotos, cimientos y muros, fatiga., proceds. de cálculo, instalaciones en edificaciones, ejecución de construcciones, clasificación de edificaciones por su construcción, licencias y peritos

Temas: introducción, disposición gral., diseño estructural, albañilería, estructuras de madera, estructuras de concreto estructuras metálicas, diseño sísmico, diseño por viento, edificación, DRO.

Nuevas normas: NTC para estructuras de concreto, NTC para estructuras metálicas, NTC para estructuras de mampostería, NTC para estructuras de madera

Normas de emergencia Después de los sismos del 19 y 20 de septiembre, un comité especial desarrolló normas de emergencia, cuyos cambios se centraron ppalmente. en temas de ingeniería sísmica

RCDF

RCDF

RCDF

RCDF

RCDF

2023

2017

2004

1993

1987

Normas actualizadas: todas las NTC Nueva NTC-Viento (2023)

Temas: Nuevas NTC, NTC Sismo.

Normas técnicas complementarias actualizadas para el diseño por viento (NTC-V)

Temas: seguridad estructural de las edificaciones (título 6º) NTC para el diseño de concreto, NTC para sismos.

NTC actualizadas para el diseño por viento (NTC-V)

Se incluyen algunos cambios respecto de la versión anterior

Temas: seguridad estructural de las edificaciones, diseño sísmico, diseño de cimentaciones, edificaciones dañadas, NTC de diseño eólico (NTC-V), NTC de concreto, NTC de diseño sísmico, NTC de albañilería, NTC para previsiones contra incendios

Primer reglamento de construcción documentado de la CDMX

6 años

13 años

17 años Elaborado con información de González-Cuevas, 2022.

Figura 1. Evolución del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal y la Norma Técnica Complementaria para Viento (NTCViento) a lo largo de los años, incluyendo todas las actualizaciones de la NTC-V.

lógico Nacional. Las velocidades de viento registradas en las estaciones mencionadas incluyen los efectos de topografía y de exposición (i.e., tipo de rugosidad) asociados con las condiciones propias del sitio de instalación de la estación, por lo que, para poder ser incluidas en la norma, las velocidades deben ser corregidas para homogenizarlas y mapearlas a un terreno categoría 2 (terreno plano u ondulado con pocas obstrucciones) y a 10 metros de altura. La metodología utilizada para las correcciones estuvo guiada por ESDU (Engineering Sciences Data Unit, 2002) y criterios ingenieriles. Los nuevos mapas de contorno se complementan con el nuevo Apéndice A, que incluye velocidades regionales a nivel colonia para las 16 demarcaciones territoriales de la Ciudad de México.

Empujes estáticos Es común caracterizar los efectos del viento sobre las construcciones por medio de empujes estáticos y

dinámicos. Para el caso de empujes estáticos, estos pueden calcularse por medio de presiones estáticas que dependen de los coeficientes de presión. Los coeficientes de presión, a su vez, son dependientes de la geometría de las construcciones o sus elementos, por lo que cada vez que se requiere calcular una presión es necesario recurrir a las tablas o expresiones para su determinación. En la nueva versión de la NTC-Viento (2023) se incluyeron valores de coeficientes de presión para configuraciones geométricas de construcciones que no se incluyen en la versión 2017, con la finalidad de que el ingeniero de la práctica cuente con más elementos técnicos para calcular los efectos estáticos del viento sobre las construcciones.

Presión del viento para recubrimientos Los coeficientes de presión empleados en la actual NTC-V (2017) para evaluar las presiones del viento sobre los elementos de recubrimiento no son completamente

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Actualización de la NTC para Diseño por Viento

a los efectos estáticos del viento incluyen: edificios y construcciones cerradas, techo de arco circular, techos en voladizo sobre soportes, techos aislados, paneles solares en techos de edificios, muros aislados, anuncios aislados, banderas, chimeneas y elementos de soporte, silos y tanques cilíndricos, torres de celosía aisladas y torres de telecomunicaciones y accesorios, perfiles estructurales y puentes peatonales.

Al igual que otros códigos y estándares internacionales de diseño por viento, la NTC-Viento 2023 incluye metodologías para calcular la presión estática del viento y las fuerzas con pautas detalladas sobre la forma en que se deben aplicar dichas presiones. Es importante mencionar que la NTC-Viento 2023 incluye puentes peatonales; la razón de incluir este tipo de estructura es que actualmente la Ciudad de México no cuenta con una norma de diseño de puentes que incluya los efectos por viento.

Figura 2. Nuevo mapa de contorno de velocidades regionales para la Ciudad de México.

consistentes con los coeficientes de presión propuestos en los principales códigos internacionales. En la versión NTC-Viento de 2023 se homologaron los coeficientes de presión con las tendencias observadas en pruebas de túnel de viento y códigos internacionales. La homologación consistió en actualizar la forma funcional de las expresiones para determinar los coeficientes de presión, sin modificar los límites superior e inferior de la magnitud de los coeficientes. Esto último se decidió con base en criterios ingenieriles. También se incluyó una nueva metodología para calcular el espesor y la deflexión de paneles de vidrio recocido para edificios de baja altura.

Presión estática del viento para estructuras La actual NTC-V (2017) incluye procedimientos para evaluar los efectos de la presión del viento estático para algunas formas básicas. Debido al rápido crecimiento de la infraestructura en la Ciudad de México, se han construido varios tipos de estructuras y se han evaluado los efectos del viento con criterio de ingeniería debido a la falta de información técnica. La versión NTC-Viento 2023 incluye otro tipo de estructuras construidas frecuentemente en la Ciudad de México. Las estructuras sensibles

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Empujes dinámicos del viento sobre las estructuras Debido a las características del viento turbulento, este puede inducir una respuesta dinámica en estructuras susceptibles a estos efectos (esto es, estructuras con periodo de vibrar mayor que un segundo o estructuras esbeltas). La forma en que la norma incluye los efectos dinámicos inducidos por el viento es mediante fuerzas estáticas equivalentes que dependen de las propiedades dinámicas de la estructura (frecuencia o periodo y porcentaje de amortiguamiento) y propiedades que caracterizan la turbulencia del flujo de viento (por ejemplo, índice de turbulencia). En la bibliografía de la especialidad de viento se han propuesto diversas metodologías para calcular la respuesta dinámica de estructuras.

La metodología de Davenport (1964) para evaluar la respuesta inducida por el viento de una estructura o variaciones de esta ha sido adoptada en varios códigos internacionales de diseño por viento. En la Ciudad de México, las versiones de 1987, 1993 y 2004 de la NTCViento adoptaron el enfoque de Davenport para evaluar los efectos dinámicos del viento en las estructuras. La NTC-Viento 2017 fue actualizada para modificar la forma en que se evaluaban los efectos dinámicos del viento; para dicha versión, el método de análisis dinámico se basa en el trabajo de Solari (1982). El objetivo del cambio fue homologar la NTC-Viento 2017 y el Manual de Obras Civiles para Diseño por Viento de 2020, que es un documento frecuentemente utilizado en diferentes partes de México para el diseño por viento. Para la versión NTC-V 2023, los efectos dinámicos del viento mantuvieron el enfoque de Solari (1982). Además de la revisión de las metodologías para calcular los efectos dinámicos, también se incluyó un nuevo párrafo normativo que requiere que, para edificios prismáticos de geometría regular con cierta relación de aspecto, se evalúen las combinaciones de fuerzas inducidas por el viento (esto es, componentes horizontales y torsión). También se reformuló el procedimiento para el cálculo de la fuerza debida al viento para estructuras cilíndricas.

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Estados límite de servicio por efectos de viento La NTC-Viento 2023 incorpora el nuevo capítulo 8, que incluye estados límite de servicio por efectos de viento.

En este capítulo se solicita la revisión de desplazamientos relativos entre niveles consecutivos de edificios, así como la revisión de desplazamientos laterales y aceleraciones máximas en edificios altos. Esta nueva versión de la norma incluye dos procedimientos para el cálculo de las aceleraciones máximas, los cuales ofrecen al diseñador alternativas para calcular y revisar los niveles de aceleración en edificios altos. Esta es la primera vez que la NTC-Viento incorpora procedimientos para el cálculo de la aceleración máxima. De manera particular, el procedimiento detallado para la verificación de los niveles de aceleración debida a empujes dinámicos fue calibrado para incluir las características del clima de viento de la Ciudad de México.

Se incluye también un nuevo apéndice normativo (Apéndice B) relacionado con dispositivos de amortiguamiento auxiliar para mitigar las acciones del viento.

Este apéndice surgió de la necesidad de ofrecer a los diseñadores elementos técnicos generales que se deben considerar cuando se contemple la instalación de un dispositivo de amortiguamiento auxiliar para mitigar las acciones del viento en la estructura en estudio.

Comentarios finales La nueva versión NTC-Viento 2023 introduce nuevas metodologías para evaluar la respuesta inducida por el viento para diferentes tipos de estructuras. Parte de la actualización incluyó la verificación y evaluación de la consistencia de toda la información con investigaciones recientes de ingeniería de viento de escala nacional e internacional. La actualización abarcó no solo metodologías y procedimientos, sino también nuevos mapas de contorno de velocidad regional, que son los primeros que se desarrollan para la Ciudad de México utilizando información de estaciones meteorológicas locales Participaron en la elaboración de este artículo Javier Cesín Farah, Luis E. Pérez Rocha, Omar A. Barón Pérez, Luis E. Pech Lugo y Esaú Villanueva Martínez.

Referencias Comisión Federal de Electricidad, CFE (2020). Manual de Diseño de Obras Civiles. Capítulo Diseño por Viento.

Davenport, A. G. (1964). Note on the distribution of the largest value of a random function with application to gust loading. Proceedings of the Institution of Civil Engineers 6739(28): 187-196.

Engineering Sciences Data Unit (2002). Strong winds in the atmospheric boundary layer. Parte 1: Hourly-mean wind speeds.

González-Cuevas, O. M. (2022). Una revisita en su centenario a los Reglamentos de Construcción de la Ciudad de México. SMIE, UAM. Normas Técnicas Complementarias-Viento (2017). Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Viento. Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal. Gaceta Oficial del Departamento del Distrito Federal.

Solari, G. (1982). Alongwind response estimation: Closed form solution.

Journal of the Structural Division. Proceedings of the American Society of Civil Engineers 108 ST1: 225-244. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema?

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Bill Nye salva el mundo

Serie Dirección: Nick Murray y Liz Plonka Netflix

CULTURA

Actualización de la NTC para Diseño por Viento

Originalmente un programa de televisión estadounidense, se transmite en Netflix esta serie con Bill Nye, presentador ganador del premio Emmy, quien convoca a expertos y famosos a su laboratorio para entrevistarlos y explorar cuestiones científicas que afectan nuestras vidas, con el enfoque en la ciencia y su relación con la política, la cultura pop y la sociedad.

La primera temporada, de 13 episodios, explora temas como el cambio climático, la medicina alternativa y los videojuegos desde un punto de vista científico, al tiempo que refuta mitos y afirmaciones anticientíficas. Aunque el programa es presentado por Nye, cinco corresponsales ayudan en la presentación del espectáculo, entre ellos la modelo Karlie Kloss, el científico y educador YouTuber Derek Muller, el comediante Nazeem Hussain, la comediante y escritora Joanna Hausmann y la presentadora de televisión y productora Emily Calandrelli. Hay dos temporadas más

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Diciembre 4 al 5 Jornadas Internacionales de Seguridad Vial PIARC-AUC Asociación Uruguaya de Caminos Montevideo, Uruguay www.auc.com.uy

2024

Enero 23 al 24 51º Congreso ATEC ITS ATEC París, Francia congres.atec-its-france.com/conferences/

Enero 24 al 26 XX Congreso Internacional sobre Sostenibilidad Ambiental, Cultural, Económica y Social Universidad de Aveiro y en línea Aveiro, Portugal lasostenibilidad.com/congreso-2024 Marzo 13 al 15 1er Simposio Internacional sobre Depósitos de Jales Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica Ciudad de México www.smig.org.mx Marzo 22 48 Conferencia Internacional de la Carretera y Expo Andreja Feistritzer/PLENORIA Rovinj, Croacia ceste-conference.com/en/home-2/

2022

Esta publicación es producto de una iniciativa de la Dirección General de Comunicación Social y del Instituto de Investigaciones Estéticas de la UNAM, los cuales acordaron difundir de manera conjunta, en el marco de la celebración de los 100 años del movimiento de pintura mural, algunas de las obras de esa tendencia más representativas del patrimonio universitario.

La UNAM tuvo un lugar destacado en la fundación de ese movimiento artístico, pues los primeros murales se pintaron en edificios que albergaban la Escuela Nacional Preparatoria: los excolegios Máximo de San Pedro y San Pablo, y de San Ildefonso.

La publicación es un homenaje a los integrantes del movimiento muralista y una oportunidad para difundir el conocimiento sobre el patrimonio mural de la UNAM. Se trata de información de alrededor de 35 obras, de las cerca de 150 que tiene la universidad bajo su resguardo, con la colaboración, asesoría y rigor de investigadores del Instituto de Investigaciones Estéticas

40

2023

AGENDA

CULTURA

UNAM: 100 años de muralismo

Abril 15 al 18 Transport Research Arena 2024 Comisión Europea y otros Dublín, Irlanda traconference.eu Abril 16 al 19 Intertraffic Amsterdam 2024 RAI Amsterdam Ámsterdam, Países Bajos www.intertraffic.com/amsterdam

Abril 16 al 18 12ª Conferencia internacional “Tunnel safety and ventilation” Universidad Técnica de Graz Graz, Austria www.tunnel-graz.at

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 646 octubre de 2023

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