Tláloc 71, abril-junio de 2019

Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

El Tulillo Vaso

Cortina

Vertedor

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco Hacia una nueva ley en materia de agua en México.

Entrevista con Feliciano Flores Anguiano Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social.

Entrevista con Francisco J. Mayorga Castañeda Edición 71, Abril - Junio 2019

Editorial Urgencia y planificación Desde los diferentes campos de especialidad y actuación profesional de sus miembros, la Asociación Mexicana de Hidráulica visualiza una serie de retos y oportunidades para intervenir a favor del uso, manejo y aprovechamiento eficiente y sostenible del agua en México. Para la atención de estas acciones, la AMH participa en el sector con un enfoque multidisciplinario que combina el conocimiento, la experiencia, el desarrollo tecnológico y la prestación de servicios altamente especializados, siempre teniendo en consideración los aspectos ambientales, sociales y legales de un recurso XXXIII Consejo Directivo Nacional Presidente Víctor Javier Bourguett Ortiz Vicepresidente Arturo Palma Carro

tan imprescindible para la vida y actividades humanas.

En este contexto, en el presente número de Tláloc se abordan temas relacionados con el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico, el estado de las obras hidráulicas y el riesgo, el impacto y caracterización de eventos extremos en grandes regiones hidrológicas, los efectos del cambio climático y el calentamiento global en el sector agua, los grandes retos y

Primer secretario Juan Carlos Huerta Arrieta Segundo secretario Fernando González Cáñez

oportunidades del medio rural en el marco del derecho humano al agua, y los desafíos que está viviendo el país en materia legislativa.

Con esta visión, y con el propósito de compartir información, puntos de vista y propuestas concretas, los invitamos a leer y analizar la edición nú-

Tesorero Daniel Martínez Bazúa

mero 71 de Tláloc, y de manera particular a reflexionar sobre la utilidad que

Vocales José María Campos López Alfredo Álvarez Villegas

tal forma que estos contenidos, al igual que los del resto de las ediciones

pueda tener para nuestra actuación en los ámbitos social y profesional, de de nuestra revista, abonen a un mejor conocimiento y a la identificación de acciones y soluciones para el desarrollo sostenible del sector agua en

amh.org.mx

México, mediante políticas públicas que atiendan las necesidades urgentes sin descuidar la planificación a mediano y largo plazo, las cuales deben ser garantía para prevenir el riesgo de situaciones críticas con este recurso vital que es el agua.

Víctor Javier Bourguett Ortiz Presidente del XXXIII Consejo Directivo Nacional de la AMH

Tláloc AMH, nueva época, año 1, núm. 71 abril-junio 2019, es una publicación trimestral editada por la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C. Camino a Santa Teresa 187, colonia Parques del Pedregal, delegación Tlalpan, C.P. 14010, México, D.F. Teléfono 5171 4111. Editor responsable: Nahún Hamed García Villanueva. Reserva de derechos al uso exclusivo número 04-2018-051013431600-102, ISSN: en trámite, ambos otorgados por el Instituto Nacional de Derecho de Autor. Certificado de licitud de título y contenido número 17226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación.

Impresa por Helios Comunicación, S.A. de C.V. Insurgentes Sur 4411, edificio 7, departamento 3, colonia Tlalcoligia, delegación Tlalpan, C.P. 14430, México, D.F. Este número se terminó de imprimir el 31 de marzo de 2019, con un tiraje de 1,500 ejemplares.

Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión de la AMH. Ninguna parte de esta revista puede ser reproducida en medio alguno, ni traducida a otros idiomas sin autorización escrita del editor responsable.

Para todo asunto relacionado con la revista Tláloc AMH, dirigirse a tlaloc@heliosmx.org Costo de recuperación, $60. Números atrasados, $65. Suscripción anual, $625. Los socios de la AMH la reciben en forma gratuita.

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Puede hacerlos llegar al correo electrónico tlaloc@heliosmx.org

FYPASA cuida el bien más preciado del ser humano: el agua FYPASA Construcciones se ha consolidado como empresa líder en el saneamiento del agua. Con más de 35 años de experiencia, se ha destacado en el desarrollo de infraestructura hidráulica y de edificación de gran relevancia para el sector público y privado, adquiriendo así amplia experiencia en las siguientes especialidades: Proyecto ejecutivo, Ingeniería, Diseño, Construcción, Equipamiento electromecánico, Pruebas y puesta en marcha, Operación, Ampliación, Adecuación y Rehabilitación de: • Plantas potabilizadoras • Plantas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales Construcción y equipamiento de: • Clínicas-hospitales • Escuelas • Laboratorios

• Albercas • Unidades deportivas

Proyectos destacados 1

3

2

4

1. Planta Potabilizadora de la colonia Selene, delegación Tláhuac. Diseñada para eliminar cloro, fierro, nitrógeno, sólidos suspendidos, dureza, sodio y desinfectar el agua de conformidad con la NOM-127-SSA1-1994. Capacidad para 120 l/s, dividida en tres secciones de 40 l/s cada una.

2. Modernización de la PTAR de la ciudad de Aguascalientes. Con capacidad para 2,000 l/s, ha tenido que ser objeto de una reingeniería para admitir las crecientes cargas orgánicas y de sólidos que se producen en la ciudad en los últimos años, así como para elevar su nivel tecnológico y satisfacer la norma de descarga NOM-003-SEMARNAT-1997, más exigente para reúso del agua tratada que la condición particular de descarga original. Entre otras cosas, se ha incorporado la estabilización anaeróbica de los lodos así como la cogeneración de energía eléctrica y térmica aprovechando el biogás producido.

3. PTAR de La Paz, B.C. Diseñada para un caudal de 700 l/s satisfaciendo la NOM-001-SEMARNAT-1996, ha incluido unidades de tratamiento para remover materia orgánica, sólidos suspendidos, nutrientes esenciales (nitrógeno y fósforo) en un proceso biológico de doble fase de alta tecnología, así como unidades de estabilización biológica anaeróbica de los lodos, los cuales satisfacen la NOM-004-SEMARNAT-2002 para lodos clase C buenos para reúso agrícola y mejoramiento de suelos.

5

4. PTAR de Hermosillo, Sonora. Diseñada para un caudal de 2,500 l/s satisfaciendo la NOM-003-SEMARNAT-1997 que produce agua para reúso agrícola de la zona, ha incluido un proceso biológico de lodos activados y desinfección por radiación ultravioleta, así como unidades de estabilización biológica anaeróbica de los lodos, los cuales satisfacen la NOM-004-SEMARNAT-2002 para lodos clase C buenos para reúso agrícola y mejoramiento de suelos. Se ha incorporado la estabilización anaeróbica de los lodos así como la cogeneración de energía eléctrica y térmica aprovechando el biogás producido.

5. PTAR Aguas Blancas, Acapulco, Guerrero. Diseñada para un caudal de 1,350 l/s satisfaciendo la NOM-003-SEMARNAT-1997 para producir agua para reúso, ha incluido un proceso biológico de lodos activados y desinfección por radiación ultravioleta, así como unidades de estabilización biológica aeróbica de los lodos, los cuales satisfacen la NOM-004-SEMARNAT-2002 para lodos clase C buenos para reúso agrícola y mejoramiento de suelos.

Nicolás San Juan 1515 Del Valle, C.P. 03100 Benito Juárez, CDMX

(55) 9183 6855 contacto@fypasa.com.mx www.fypasa.com.mx

Índice 4

12 25

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Artículos técnicos

Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo Rodrigo Murillo Fernández y Jorge Armando Laurel Castillo Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco Marcelino del Ángel González y Ramón Domínguez Mora Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México Juan Pablo del Conde Guadalajara Artículos de divulgación

Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional Ana Alicia Palacios Fonseca y cols.

Consejo Editorial Presidente Víctor Javier Bourguett Ortiz Vicepresidente Arturo Palma Carro Director general Nahún Hamed García Villanueva Consejeros Ariosto Aguilar Chávez Rafaela Guadalupe Álvarez Hernández Ulises Dehesa Carrasco Sofía Garrido Hoyos Guillermo Leal Báez Humberto Marengo Mogollón Adrián Pedrozo Acuña Aldo Iván Ramírez Orozco Heber Saucedo Rojas Rafael Val Segura

Dirección ejecutiva Daniel N. Moser da Silva Dirección editorial Alicia Martínez Bravo Coordinación editorial José Manuel Salvador García

45 50 57

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Entrevistas

Coordinación de contenidos Teresa Martínez Bravo

Hacia una nueva ley en materia de agua en México Feliciano Flores Anguiano

Contenidos Ángeles González Guerra

Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social Francisco Javier Mayorga Castañeda Semblanza

Dirección comercial Daniel N. Moser da Silva

Francisco Torres Herrera. Connotado profesionista, excelente profesor Óscar Vega Roldán

Comercialización Laura Torres Cobos Victoria García Frade Martínez

Gotas de interés

Dirección operativa Alicia Martínez Bravo

De contador desempleado a ícono hidráulico Aldo Iván Ramírez Orozco 62

Opinión

Mensaje a los jóvenes Gabriel Echávez Aldape 63 63 64

Diseño Diego Meza Segura

Publicaciones Calendario Noticias Portada: Google Maps

Administración y distribución Nancy Díaz Rivera Realización HELIOS COMUNICACIÓN +52 (55) 2976 1222

ARTÍCULO TÉCNICO

Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo La Comisión Nacional del Agua es la responsable de vigilar que las presas y otras obras construidas sobre los cauces y cuerpos de agua no provoquen afectaciones a la población o sus bienes por un inadecuado comportamiento. Para ello tiene implementados programas de revisión del estado de la infraestructura hidráulica de almacenamiento y control de avenidas, y de evaluación de su comportamiento estructural y operativo.

Rodrigo Murillo Fernández Jorge Armando Laurel Castillo Subdirección General Técnica de la Comisión Nacional del Agua.

4

El

Programa Nacional de Seguridad de Presas está enfocado en la vigilancia de las más de 6,200 presas y bordos de todo tipo y tamaño registradas en el inventario (Conagua, 2019), las cuales son visitadas periódicamente para constatar sus condiciones, ya que los agentes climáticos, el vandalismo y el propio envejecimiento natural de estructuras y mecanismos influyen en su funcionamiento, en el óptimo aprovechamiento del recurso y en la seguridad de las obras. Este último aspecto atiende no sólo la integridad física y operativa de las estructuras, sino el efecto que podría ocasionar una mala operación, una sobrecarga en el almacenamiento o el colapso de la cortina, situaciones capaces de generar descargas intempestivas e incontroladas que arrasen poblaciones, instalaciones, cultivos y ganado, con las terribles consecuencias mortales y económicas de una inundación.

La inspección de presas arroja un diagnóstico con el cual se evalúa el funcionamiento hidráulico-hidrológico del vertedor, el comportamiento estructural de la cortina, la cimentación y laderas del vaso, el funcionamiento, estado de conservación y mantenimiento de las estructuras de desfogue, lo cual se efectúa principalmente en aquellas que pueden representar un peligro, o bien que tienen antecedentes de un mal desempeño. Con sus resultados, se establece una clasificación preliminar del peligro que representan, por lo cual se realiza una evaluación del riesgo conforme a la norma mexicana Operación segura de presas (SCFI, 2019), implementada en los últimos años. Para el análisis de riesgo existen diversas metodologías, que están basadas principalmente en establecer el mecanismo que podría dar lugar a una descarga incontrolada, su evolución y las posibles consecuencias.

Estos métodos se basan en los procedimientos empíricos utilizados por expertos, los cuales se han transformado

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

El Tulillo

Vaso

Vertedor Cortina

N 800 m

Figura 1. Vista satelital de la presa. Se muestra la corona y el vertedor de la obra (Google Earth Pro, 2018). en reglas estadísticas y probabilísticas de ocurrencia de eventos, tales como la precipitación, los escurrimientos y otros escenarios comunes que ocurren durante el funcionamiento de una presa.

Diagnóstico inicial y características de la presa Durante la revisión rutinaria de la presa El Tulillo o Hipólito, en Ramos Arizpe, Coahuila, se registró que los usuarios habían obstruido la descarga del vertedor con material de desperdicio (producto de demolición y excavación), con la finalidad de almacenar más agua, ya que el vaso se ha azolvado a través del tiempo. Esta modificación física altera los niveles de almacenamiento, somete a la cortina a mayores solicitaciones y fundamentalmente reduce la capacidad de descarga del vertedor, que es la válvula de seguridad hidráulica de la obra, por lo cual la cortina podría ser rebasada por una avenida, producir erosión en el terraplén, su posible colapso y una ola algo menor que la altura de cortina, con los consecuentes daños por inundación aguas abajo. La capacidad del vertedor era originalmente de 250 m3/s, y al ser obstruida su descarga con un relleno irregular de aproximadamente 0.5 m de altura se redujo a unos 132.1 m3/s, es decir, alrededor de la mitad, además de que no cumple con las recomendaciones actuales de tener capacidad para descargar

una avenida con Tr de 1,000 años o mayor. Ante este panorama, la presa se clasificó en peligro hidrológico y se realizaron diversos análisis y evaluaciones.

Esta presa fue construida por Ferrocarriles Nacionales en 1908 para suministro de agua a los trenes de la vía férrea Saltillo-Monterrey; en la década de 1960, el uso del agua se cambió a riego de 160 ha, y su custodia pasó a la actual Comisión Nacional del Agua (Conagua).

Se desconocen las características de su construcción.

Tiene una cortina de tierra homogénea con protección de enrocamiento en la cara aguas arriba, con altura sobre el cauce de 9.7 m, 773 m de longitud y 8 m de ancho de corona; la inclinación de sus taludes es de 2:1 aguas arriba y 3:1 aguas abajo; esta última se modificó al construir una berma para una sobreelevación de 1.6 m, la cual fue suspendida 1.7 m debajo de la corona; la inclinación del talud de la berma es 2:1. Su capacidad de almacenamiento al NAME y NAMO era de 10 y 8.5 hm3, respectivamente, y se ha estimado que en la actualidad sólo tiene una capacidad de 3 hm3 al NAMO. Las elevaciones de la corona, NAME y NAMO (cresta vertedora), son 1,122.58, 1,121.75 y 1,121.14 msnm, respectivamente (véase figura 1).

Esta presa regula y almacena los escurrimientos del arroyo Las Vegas, con un área tributaria de 1,337 km2, que cambia de nombre en su recorrido a río Patos.

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

Revisión hidrológica

Figura 2. Descarga del vertedor sobre la carpeta asfáltica.

El vaso se encuentra a la derecha de la imagen. (Google Earth Pro, noviembre 2014).

Se ubica en las coordenadas 25.6673° latitud Norte y 101.4346° longitud Oeste, en la zona asísmica de la República mexicana.

Debido a que se aprovechó el cuerpo de la cortina para hacer pasar una carretera sobre la corona, el canal de descarga del vertedor tipo lavadero de 100 m de longitud es cruzado por la vía de comunicación, por lo cual las descargas del vertedor fluyen sobre la carpeta asfáltica, son encauzadas hacia el canal de descarga y de allí al cauce aguas abajo (véase figura 2). Consta además de una obra de toma típica de tubería a presión con válvula de compuerta de 0.3 m de diámetro.

La presa ha sido revisada por personal técnico de la Conagua en 2002, 2005, 2010, 2013 y 2016 (Conagua, 2019). En todas las revisiones la cortina se reportó en buenas condiciones en su corona revestida, sin manifestaciones de deformación o agrietamiento, únicamente con pequeños desplazamientos del enrocamiento aguas arriba debido a oleaje, por lo cual se considera estructuralmente segura, además de tener un ancho de corona del doble del común para esta altura de cortina. En la última ocasión, de conformidad con la norma NMX-AA175-SCFI/2015, Operación segura de presas, parte 1 (SCFI, 2019), mediante el método alternativo (Rubio et al., 2012) se llevó a cabo un diagnóstico para determinar la distancia máxima de recorrido de la avenida, la cual resultó de 30 km; por existir la población de Tortugas a 31.6 km, se consideró con riesgo inadmisible.

Posteriormente se obtuvo una topografía de esa región con mayor detalle y se realizó la corrección de algunas incongruencias observadas en la delimitación de las cuencas tributarias en el Simulador de Flujos de Agua de Cuencas Hidrográficas, SIATL (Inegi, 2018), al precisar que la cuenca es menor que la considerada inicialmente, con lo cual se actualizó el estudio hidrológico y el correspondiente análisis de riesgo.

6

La actualización del análisis hidrológico fue realizada por la Gerencia de Aguas Superficiales e Ingeniería de Ríos (GASIR, 2018) considerando la información de la tabla 1.

La información de la cuenca se determinó con el cauce principal tomado de Inegi (2018); el tiempo de concentración se calculó con los métodos de Rowe, Kirpich y SCS, y se utilizó el más desfavorable. Para obtener la precipitación máxima en 24 horas se utilizaron los datos de las estaciones climatológicas cercanas 5018 (Las Nieves), 5142 (Hipólito) y 5162 (2 de Abril).

La información de lluvia máxima fue analizada probabilísticamente con las funciones de distribución Normal, Lognormal, Pearson III, Gumbel, y Gumbel para dos poblaciones. Se determinó que el mejor ajuste resulta con las distribuciones Lognormal (5018, 5162) y Doble Gumbel (5142).

Se determinaron los polígonos de Thiessen y también se calculó la Hp ponderada para diferentes periodos de retorno (véase tabla 2).

Con el fin de conocer el orden de magnitud de los gastos que se generan en la cuenca, se aplicaron los modelos de lluvia escurrimiento racional, hidrograma unitario

Tabla 1. Datos hidrológicos de la cuenca Características fisiográficas

Valores

2

Área de la cuenca (km )

1,337

Longitud del cauce principal (km)

84.14

Desnivel topográfico (m)

550

Pendiente promedio del cauce (Taylor)

0.002450

Número de escurrimiento (N)

56

Tiempo de concentración (h)

13.59

Tabla 2. Lámina de lluvia ponderada en la cuenca Tr (años)

Hp máx. 24 h (mm)

5

44.25

10

66.08

20

82.66

50

102.94

100

118.16

500

154.32

1000

170.59

5,000

209.22

10,000

227.83

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

Tabla 3. Gastos máximos y periodos de retorno. Cuenca presa El Tulillo, Coahuila Gastos máximos (m3/s)

Tr (años) Racional

HUT

VT Chow

5

3.36

2.28

2.61

10

19.80

13.40

15.39

20

79.12

53.55

61.50

50

195.97

132.64

152.33

100

310.50

210.15

241.35

500

656.29

444.19

510.13

1,000

839.51

568.19

652.55

5,000

1,328.36

899.05

1,032.53

10,000

1,586.13

1,073.51

1,232.88

la corona, lo cual podría ocasionar erosión y una posible ruptura. Afortunadamente, la cortina tiene enrocamiento aguas abajo, corona ancha y está revestida de concreto asfáltico, motivo por el cual resulta más resiliente por rebase de avenidas que cortinas homogéneas comunes.

A pesar de sus ventajas, no satisface los requerimientos actuales de la Conagua.

Zona de inundación y análisis de severidad Mediante una simulación hidrodinámica bidimensional para el gasto de diseño de 568.19 m3/s, se determinó la extensión y profundidad de la superficie inundable a través del software Iber (Bladé et al., 2014). La topografía utilizada en la simulación corresponde al modelo digital de elevaciones ALOS World 3D-30 m de la Agencia Japonesa de Exploración Espacial (JAXA). Para determinar la orilla superior del cauce cercana a la población, así como el número de edificaciones afectadas, se utilizó Google Earth Pro (2018).

El peor escenario considerado es el tránsito de la avenida correspondiente al Tr = 1,000 años (figura 3), sin regulación en el vaso, lo cual se considera equivalente al colapso de la presa. Tampoco se tomaron en cuenta pérdidas por infiltración en el trayecto, aunque es sobre un cauce largo, amplio y permeable de arena, por lo cual el análisis es conservador.

Con los valores de velocidad y tirante sobre el dominio de cálculo, se determinó la severidad de la inundación por tirante y velocidad del flujo (Paterson, 2007). Los resultados de severidad a lo largo del río y para la localidad de Tortugas se describen a continuación.

Las zonas con severidades alta y muy alta (naranja y rojo en la figura) corresponden a la zona baja del cauce, donde el agua fluye por una planicie y sólo desborda

Gasto (m3/s)

triangular (HUT) y VT Chow para la totalidad de la cuenca, con los resultados indicados en la tabla 3.

Por las características de altura de cortina, capacidad de almacenamiento y presencia de población aguas abajo, le corresponde un periodo de retorno de diseño (Tr) de 1,000 años, según la normatividad vigente de la Conagua (SGT, 2017). Fue seleccionada la avenida con gasto máximo de diseño equivalente a 568.19 m³/s, con tiempo pico de 15 h y tiempo base de 75 h, del método con el HUT, toda vez que es más adecuado para el tamaño de la cuenca en estudio, en tanto que los otros métodos tienen un rango de aplicabilidad menor y en consecuencia los valores resultan sobreestimados, como es el caso del método racional, que no es aplicable por ser una cuenca grande.

El hidrograma de diseño se muestra en la figura 3.

Como se aprecia, la regulación del vaso es pequeña, ya que los gastos de salida son sólo ligeEl Tulillo, Coahuila. Tránsito de la avenida con Tr = 1,000 años ramente menores que los de entrada.

600.00 Para la avenida de diseño, la presa tiene peligro hidrológico por 500.00 insuficiencia del vertedor, ya que 400.00 sólo es segura para un Tr = 30 años Entradas (m3/s) al considerar una cresta ancha con Salidas (m3/s) 300.00 Cd = 1.45, longitud de 100 m y un bordo libre (BL) de 0.5 m, por lo cual 200.00 resulta un tirante de 0.98 m con un 100.00 gasto de 132.1 m3/s. Antes de que el agua sobrepasara la corona sin bor0.00 do libre, el vertedor descargaría un 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 3 caudal de 250 m /s, equivalente a un Tiempo en horas Tr mayor que 100 años, y al alcanzar este gasto iniciaría la descarga sobre Figura 3. Avenida de diseño para 1,000 años.

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

Severidad A - Muy alta B - Alta C - Media

D - Baja E - Muy baja

La Tortuga

San José

Los Ángeles Sauceda

Cortina

Las Adjuntas

Hipólito

Sa

ltil

Toboso

lo-

To rr

eó

Agua de Arriba

n

N

9 km

Figura 4. Resultado del análisis de severidad de una avenida de 1,000 años a lo largo del cauce hasta la población de Tortugas.

2.8 2.6 2.4 Muy alta Daño a las estructuras ligeras posible a partir de aquí

1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0

e aquí aquí s desd e desd Baja los inestable table s e Vehícu in r es mina El ca ia d Me

2.0

Muy baja

Velocidad de flujo (m/s)

2.2

0

Alta

0.5 1.0

1.5 2.0

2.5

Tirante de inundación en el sitio (m)

Figura 5. Diagrama de resistencia al vuelco de la NMXAA-175, parte 3.

8

ligeramente (verde claro) antes del poblado para volver a concentrarse (véase figura 4).

El mapa de severidad se obtuvo considerando las vulnerabilidades en función de tirante y velocidad del agua de la NMX-AA-175/2017, parte 3 (véase figura 5) y los colores son los indicados en ella, que establece cinco categorías de peligro: 1 muy alto, 2 alto, 3 medio, 4 bajo y 5 muy bajo.

En la zona del poblado, el fondo del cauce se encuentra a una elevación aproximada de 976-978 msnm, y la ladera derecha es algo escarpada hasta una elevación de alrededor de 982 msnm, por lo cual la población se ubica unos 4-6 m sobre el fondo del cauce, el cual además es amplio; la ladera izquierda tiene pendiente más suave. En la sección mostrada en la figura 6 (Google Earth Pro, 2018) se aprecia que el poblado se ubica sobre una zona de mayor elevación, por lo cual la parte norte se encuentra en las zonas de vulnerabilidad baja y muy baja. Se revisaron otras secciones y las construcciones quedan fuera de la zona inundable.

De acuerdo con el mapa de severidad, sólo dos edificaciones se ubican dentro de la zona de severidad muy baja

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

de la figura 6, y tres corrales para ganado están parcialmente en alta severidad. Dado que la ladera derecha del cauce tiene pendientes más inclinadas, las zonas de severidad baja, media y alta son prácticamente imperceptibles.

Según estos resultados, el poblado de Tortugas se halla fuera de riesgo por inundación, por ubicarse a una elevación a la cual no alcanza a llegar la avenida de diseño (Tr = 1,000 años) y sólo habría afectaciones de muy baja severidad, de tipo económico, cerca de la orilla del cauce y sin la pérdida de vidas humanas.

Análisis de riesgo de afectación a la presa y a la población de Tortugas De conformidad con la parte 1 de la norma NMX-AA-175, la presa El Tulillo tiene riesgo hidrológico por insuficiencia de vertedor con daño nulo, es decir, sin afectación de personas; sin embargo, el rombo rojo se ubica en el rango de inadmisible (véase figura 7), por lo cual se deben aplicar medidas para reducir el riesgo en menos de siete años, conforme a la fuente original del US Bureau of Reclamation (Membrillera et al., 2005).

Severidad A - Muy alta B - Alta C - Media

Antes de que el agua sobrepasara la corona sin bordo libre, el vertedor descargaría un caudal de 250 m3/s, equivalente a un Tr mayor que 100 años, y al alcanzar este gasto iniciaría la descarga sobre la corona.

Afortunadamente, la cortina tiene enrocamiento aguas abajo, corona ancha y está revestida de concreto asfáltico, por lo cual resulta más resiliente por rebase de avenidas que cortinas homogéneas comunes. A pesar de sus ventajas, no satisface los requerimientos actuales de la Conagua.

Análisis de funcionamiento hidráulico Se revisaron los caudales que es posible descargar a través del vertedor con Cd = 1.45, l = 100 m, hasta la corona y arriba de ésta. El vertedor puede descargar un

D - Baja E - Muy baja

Tortugas

982 m –0.3%

203 m

344 m

Figura 6. Poblado de Tortugas, planta y sección transversal del cauce aguas arriba (Google Earth Pro, 2018).

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

Análisis de riesgo para la población

Criterios de aceptación de riesgo 1.00E+00 Riesgo inadmisible Hay tiempo para instrumentar acciones

1.00E–01

1.00E–03 1.00E–04 1.00E–05 Poblado 1.00E–06 1.00E–07

Riesgo hidrológico admisible

1.00E–08 0.1

1

10

100 1000 10000

Pérdida de vidas (H)

Figura 7. Criterio de riesgo, presa El Tulillo y poblado de Tortugas, Coahuila.

Con la metodología establecida en la norma, es posible realizar el análisis de riesgo para la población con el evento hidrológico de la avenida de diseño de esta presa.

La localidad de Tortugas tiene reportada una población de 165 habitantes. Fueron identificadas 67 construcciones (Google Earth Pro, 2018) que podrían albergar personas, mientras el resto son corrales de ganado, algunos con techos para resguardo de los animales.

Mediante la simulación, se determinó que desde el inicio de la avenida en el vaso hasta que ocurre el gasto pico del hidrograma transcurren 15 horas, y para llegar al poblado tarda cuatro horas adicionales, por lo cual se dispone de 19 horas desde el inicio de los escurrimientos.

Este lapso abarca un tiempo mayor que las horas sin luz (~10 horas/día), por lo que se considera improbable (p = 0.10) (USBR, 2003) que no se alerte a la población ante una avenida de importancia. Del análisis de vulnerabilidad, sólo dos de 67 casas (2/67 = 0.03) pueden resultar afectadas, con vulnerabilidad muy baja debida a un tirante pequeño.

Al aplicar la metodología de la norma, el resultado del análisis de riesgo de afectación a la población es el indicado en la figura 9, con P = 10–3 × 10–1 × 3 x 10–2 = 3 × 10–6, es decir, con una muy baja probabilidad de dañar a los habitantes de Tortugas, como se indica con el rombo verde en la figura 7.

10

Riesgo hidrológico inadmisible

Presa 1.00E–02

Probabilidad de falla

gasto máximo de 250 m3/s con un tirante de 1.44 m equivalente a un Tr mayor que 100 años conforme a la tabla 3 para el HUT, antes de iniciar el vertido sobre toda la corona al retirarse la obstrucción del vertedor.

También se realizó el cálculo para verter sobre la corona con Cd = 1.45, l = 773 m tirantes de hasta 2.2 m sobre la cresta del vertedor y 0.76 m sobre la corona, y el comportamiento hidráulico sería el mostrado en la figura 8. Allí se aprecia el triángulo verde en el cual inicia el vertido sobre la corona, con Q = 250 m3/s y tirante de 1.44 m, equivalente a Tr > 100 años. A partir de este punto, el gasto corresponde a vertido simultáneo por el vertedor y sobre la corona, hasta el punto señalado con el rombo rojo, con tirante de 1.8 m y gasto de 582.3 m3/s, para un Tr = 1,000 años.

Mediante la simulación, se determinó que desde el inicio de la avenida en el vaso hasta que ocurre el gasto pico del hidrograma transcurren 15 horas, y para llegar al poblado tarda cuatro horas adicionales, por lo cual se dispone de 19 horas desde el inicio de los escurrimientos. Este lapso abarca un tiempo mayor que las horas sin luz (~10 horas/día), por lo que se considera improbable (p = 0.10) que no se alerte a la población ante una avenida de importancia. Del análisis de vulnerabilidad, sólo dos de 67 casas (2/67 = 0.03) pueden resultar afectadas.

Comentarios La revisión de la posible afectación de la población por la presencia de una avenida de diseño correspondiente a 1,000 años de recurrencia en la cuenca de la presa El Tulillo demuestra que la probabilidad de que ocurran daños entre la población es sumamente baja, ya que la inundación que provoca la descarga de la presa El Tulillo resulta de baja severidad y tiene riesgo admisible (véase figura 7).

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Análisis de riesgo de una presa de tierra y del poblado aguas abajo

2.5 Inicia vertido sobre corona

Tirante sobre la cresta (m)

2

1.8 Tr = 1,000 años

1.5 1 0.5 0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Gasto total (m3/s)

Figura 8. Descarga por el vertedor y sobre la corona.

Riesgo para el poblado de Tortugas, Coahuila, en caso de ocurrir la avenida de diseño de 1,000 años aguas arriba de la presa El Tulillo, sin regulación.

Presencia de avenida con Tr = 1,000 años

No se alerta a la población

Sí p = 0.001

La población expuesta se localiza a 31.6 km de la presa y en una zona de mayor elevación que el máximo tirante para la avenida de 1,000 años, por lo cual tiene riesgo admisible, ya que sólo tendría afectaciones de muy baja severidad, con cero (0) afectación de vidas.

Es necesario mejorar las condiciones funcionales de la presa El Tulillo para evitar posibles daños en la cortina por rebase de avenidas. Algunas opciones propuestas son la ampliación de la longitud de la cresta actual del vertedor, la construcción de un segundo vertedor, la sobreelevación de cortina o bien la construcción de obras de control de avenidas aguas arriba

Existen casas afectadas Sí p = 0.1

Sí p = 0.03

Referencias Bladé, E., L. Cea, G. Corestein, E. Escolano, J. Puertas, E. Vázquez-Cendón, J. Dolz y A. Coll (2014). Iber: herramienta de simulación numérica del flujo en No No No ríos. Revista Internacional de Métodos Numéricos p = 0.999 p = 0.9 p = 0.97 para Cálculo y Diseño en Ingeniería (30) 1: 1-10.

Comisión Nacional del Agua, Conagua (2019). Sistema Informático de Seguridad de Presas, InProbabilidad de afectación del poblado = 3 × 10–6 formes de la presa El Tulillo, Coah. 2003-2016.

Disponible en: https://www.gob.mx/conagua/ Figura 9. Análisis de vulnerabilidad para la población por la avenida con articulos/sistema-de-seguridad-de-presasTr = 1,000 años.

186396?idiom=es y www.gob.mx/Sistema de Seguridad de Presas Conagua, Gerencia de Aguas Superficiales e Ingeniería de Ríos, GASIR (2018).

Para los análisis se utilizaron las condiciones más Revisión del riesgo hidrológico para la presa El Tulillo localizada en el estado desfavorables, ya que es posible que la cuenca real sea de Coahuila. menor; además, se utilizó el gasto máximo de la avenida Conagua, Subdirección General Técnica, SGT (2017). Memorando B00.07.-616 de 1,000 años sin regulación en el vaso, y no se estidel 13 de septiembre de 2017 que define los periodos de retorno aplicables maron pérdidas por infiltración a lo largo de 31.6 km de a las diferentes obras hidráulicas. México. recorrido en un cauce permeable y amplio en el cual la Google Earth Pro, 2018. Versión 7.3.1.4507.

Instituto Nacional de Estadística y Geografía, Inegi (2018). Simulador de flujo infiltración es importante. de agua de cuencas hidrológicas (SIATL). Disponible en: http://antares. inegi.org.mx/analisis/red_hidro/siatl/# Conclusiones Membrillera, M., I Escuder, J. González y L. Altarejos (2005). Aplicación del análisis de La presa El Tulillo o Hipólito tiene riesgo hidrológico riesgos a la seguridad de presas. Valencia: Universidad Politécnica de Valencia. funcional por insuficiencia de su vertedor, tal como se Paterson, K. W. (2007). Dorrigo flood study. Final report. Grafton: Bellingen Shire Council. había diagnosticado inicialmente, pues tiene capacidad 3 Rubio G., Horacio, R. M. Ramírez y C. A. Meza (2012). Evaluación de la longitud máxima para 250 m /s sin bordo libre para una avenida de peligro por rompimiento de bordos de almacenamiento con capacidad con Tr > 100 años, la cual fue reducida a cerca de la menor a 250,000 m3, XXIII Congreso Nacional de Hidráulica, Acapulco. mitad por los usuarios al obstruir parcialmente la desSecretaría de Economía, SE (2019). https://www.sinec.gob.mx/SINEC/Vista/ carga. Además, no cumple con la normatividad actual Normalizacion/BusquedaNormas.xhtml US Bureau of Reclamation, USBR (2003). Dam safety risk analysis methodology. de tener capacidad para descargar una avenida con Department of Interior, V 3.3.1. Denver.

Tr > 1,000 años.

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ARTÍCULO TÉCNICO

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco En la cuenca baja del río Pánuco se analizaron 13 estaciones hidrométricas en los ríos Moctezuma, Pánuco y Guayalejo, y se establecieron tres regiones con estaciones hidrométricas que poseen características similares; se determinaron las avenidas de diseño mediante la aplicación de las técnicas estadísticas propuestas por el método para el análisis de valores extremos Gumbel y doble Gumbel.

Marcelino del Ángel González Consultor en Obras Hidráulicas.

Ramón Domínguez Mora Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ingeniería.

12

Mediante

el método de regionalización para estimar las avenidas de diseño, se aplican técnicas en las que se consideran los volúmenes de escurrimiento de las estaciones hidrométricas con características similares para generar muestras regionales de gran tamaño y obtener registros confiables de gastos para el diseño de obras hidráulicas para control de inundaciones.

Introducción La cuenca del río Pánuco es una de las regiones hidrológicas más importantes de México, tanto por su superficie (84,956 km2), que la sitúa en el cuarto lugar del país, como por el volumen de sus escurrimientos (20,329 millones de metros cúbicos anuales). Pertenece a la vertiente del Golfo de México y está localizada entre los paralelos 19° 00’ y 24° 00’ de latitud Norte y los meridianos 97° 45’ y 101° 20’ de longitud Oeste.

Debido a lo extenso de su superficie, que hace casi imposible su manejo como una sola cuenca, se ha dividido en dos subregiones: alto y bajo Pánuco.

El alto Pánuco se forma por las cuencas de los ríos Tula y San Juan del Río (en su confluencia se forma el vaso de la presa hidroeléctrica Zimapán, y da inicio su recorrido el río Moctezuma por medio del Cañón del Infiernillo) y por las de los ríos Metztitlán y Amajac, que originan el río Amajac.

El bajo Pánuco se forma por las cuencas de los ríos Extórax, Bajo Amajac, Tempoal, Moctezuma, Tampaón, Guayalejo-Tamesí y Pánuco.

El colector general de la cuenca del bajo Pánuco recibe a lo largo de su recorrido varias denominaciones según los tramos en que se divide, para finalmente recibir el nombre de Pánuco a partir de la estación hidrométrica Las Adjuntas, situada 500 m aguas abajo de la confluen-

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Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Golfo de México Playa Miramar

l

Cla Río

Tempoal Cv = 0.74 R(1)

Río

n

paó

y Cho

la

Axt

Coy

Tam

Río

Río

Río

Choy Cv = 0.44 R(3)

Alto Pánuco

San Vicente Cv = 0.53 R(2) Temamatla Río Moctezuma Ballesmi Río Moctezuma Cv = 0.83 R(1) Río Amajac Cv = 0.63 Pujal Requetemu Tierra Blanca Cv = 0.63 Cv = 0.58 R(2) Cv = 0.79 R(1)

Tamuín Cv = 0.53 R(2)

Bajo Pánuco

Las Adjuntas Cv = 0.42 R(3) El Olivo Cv = 0.48 R(3)

Río

Río Moctezuma

a

zum

cte

Mo

Signos convencionales Colector general Colector de afluentes Subafluentes Estación hidrométrica Coeficiente de variación Cv

ra

Río Chicayán

Pánuco Cv = 0.40

n tua Tan Río ra a Cla

Sant

Arroyo Las Ánimas

Tamesí Río

Río Guayalejo Magiscatzin Cv = 0.75 R(1)

Veracruz

co

Tamaulipas

poa

nario

a lagu

Sistem

Tem

ojo

Laguna Pueblo Viejo

Río

lC

Río Ta

de

Tampico-Madero

mesí

Altamira

u Pán Río

Río

Figura 1. Cuenca baja del río Pánuco. cia del río Tampaón con el Moctezuma, en el municipio de Tamuín, San Luis Potosí, y 170 km aguas arriba de la desembocadura en el mar, la cual cuenta con un área drenada de 61,063 km2.

El último tramo se desarrolla en la planicie costera, donde se encuentra la estación Pánuco, la cual se localiza a las afueras de la ciudad del mismo nombre, en el puente de la carretera Tampico-Pánuco, con un área drenada de 65,577 km2.

Sigue un curso sinuoso a través de terrenos planos atravesando una zona lacustre en la que se encuentran las lagunas de Tamós, Chairel y Pueblo Viejo; en este tramo recibe la aportación de las aguas de los ríos Chicayán por su margen derecha, y aguas abajo, por su margen izquierda, las del Guayalejo-Tamesí a la altura del puerto de Tampico y Ciudad Madero, Tamaulipas, para finalmente desembocar en el Golfo de México, 12 km aguas abajo (véase figura 1).

Inundaciones La cuenca del bajo Pánuco es una zona sensible a la incidencia de eventos meteorológicos como los ciclones, que a través de los años han provocado inundaciones de gran importancia.

Las inundaciones pueden considerarse como uno de los desastres más catastróficos en nuestro planeta. Esto

Figura 2. Inundación en Tampico-Madero por el ciclón Hilda de 1955. se debe a que causan severos daños a la infraestructura construida por el ser humano, a sus bienes materiales y a su fuente de alimentación, la agricultura y la ganadería; en los casos más severos son causa de pérdida de vidas humanas. En el año 1955 se presentaron los ciclones Hilda, Janet y Gladys, que provocaron inundaciones causantes de fuertes daños en la cuenca del bajo Pánuco, principalmente en el sur de Tamaulipas y el norte de Veracruz (véase figura 2).

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Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

En septiembre de 2013, los huracanes Ingrid y Manuel causaron severos daños en todo el país. La llegada de estos meteoros de manera simultánea, uno por el océano Pacífico y el otro por el Golfo de México, originó desastres en la gran mayoría de los estados que integran la República mexicana.

Pese a no haber sido considerados con características de destructivos, la suma de la velocidad de sus vientos (Ingrid, 140 km/h; Manuel, 85 km/h) con suelos saturados por las lluvias anteriores propició un mayor escurrimiento, con las consecuentes inundaciones; éstas son provocadas por las avenidas que se presentan después de las lluvias, y su magnitud depende de factores tales como la periodicidad con que ocurren las avenidas, la intensidad de las precipitaciones, la capacidad de infiltración y de saturación del suelo, el desbordamiento de cauces, etcétera.

Si se analiza la periodicidad con que suceden las avenidas y los efectos directos de las inundaciones que provocan, resulta indispensable contar con medidas adecuadas para prevenir y mitigar daños. Esto hace necesario el estudio del comportamiento histórico de los caudales mediante el tratamiento estadístico de las muestras históricas, con el fin de determinar los gastos de diseño para diferentes periodos de retorno.

Para llevar a cabo un estudio hidrológico acorde con sus variables estadísticas, se requieren registros ininterrumpidos de gastos durante el mayor número posible de años. Esto quiere decir que mientras mayor sea el registro, más confiabilidad habrá en sus resultados.

Diversos autores (Ramachandra y Hamed, 2000; Viessman y Lewis, 2003) estudiosos de la materia han encontrado que si el registro es pequeño, con pocos años de información, los resultados del análisis varían mucho en relación con un registro amplio, y se dan sobreestimaciones hasta de 120% y subestimaciones del orden de 2%. Contar con una amplia información no resulta fácil, ya que en México los registros no siempre son ininterrumpidos y a menudo son inexistentes. Esto obliga a buscar metodologías que permitan ampliar el tamaño de los registros o bien a generarlos en su totalidad. Una técnica que permite lograr este objetivo es la regionalización, ya que de manera sencilla se pueden generar muestras regionales de gran tamaño a partir de la información de sitios con características similares.

En el sur de Tamaulipas y el norte de Veracruz, ubicados en la cuenca baja del río Panuco, debido a la incidencia de fenómenos meteorológicos como ciclones y huracanes, el diseño de avenidas con base en registros de las estaciones hidrométricas ubicadas en los ríos Moctezuma, Pánuco y sus afluentes es importante para diseñar las obras hidráulicas orientadas a la protección y mitigación de daños.

En este trabajo se presenta un método para el diseño de las avenidas conforme a los registros históricos, propuesto por el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México. Con este fin, se analizaron 13 estaciones hidrométricas de la cuenca baja del río Pánuco (véase tabla 1) en las que quedan incluidos los ríos Guayalejo, Moctezuma, Pánuco y sus afluentes.

Tabla 1. Estaciones hidrométricas y escurrimientos de la cuenca del bajo Pánuco

14

Núm.

Estación

Corriente

1

Tierra Blanca

Moctezuma

2

Temamatla

Amajac

3

Requetemu

Axtla

4

San Vicente

Moctezuma

5

Tempoal

Tempoal

6

Ballesmi

Coy

7

Pujal

Tampaón

8

Choy

Choy

9

Tamuín

Tampaón

10

El Olivo

Moctezuma

11

Las Adjuntas

12

Pánuco

13

Magiscatzin

Área (km2)

Núm. años

Periodo

18,169

50

6,884

Gasto (m3/s)

Volumen anual

Mín.

Med.

Máx.

(m3 × 106)

1960-2009

0.377

52.56

2,578.73

1,671.39

46

1961-2006

0.011

49.33

3,966.66

1,573.35

661

56

1954-2009

0.120

42.57

2,643.70

999.05

26,768

35

1972-2007

0.282

172.48

7,279.70

5,456.11

5275

52

1974-2006

0.000

83.14

6,120.00

2,646.76

194

56

1954-2009

0.000

29.52

733.45

23,373

56

1954-2009

0.000

164.82

6,052.00

12

33

1959-1992

1.193

5.54

171.40

29,630

36

1974-2009

27.604

180.97

3,748.61

5,726.84

33,483

33

1968-2006

0.000

231.94

6,200.00

7,347.90

Pánuco

61,063

44

1956-2009

2.085

397.43

6,692.00

12,579.84

Pánuco

65,577

28

1973-2006

0.000

405.44

7,300.00

13,702.24

Guayalejo

10,968

46

1955-2006

0.000

66.26

5,510.00

2,136.53

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

0.916 5,218.46 0.178

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Tabla 2. Gastos máximos de la estación Las Adjuntas. Registro original Año

1 día

2 días

3 días

4 días

5 días

–

11 días

12 días

13 días

14 días

15 días

1956

6,182.7

1957

1,276.4

6,081.2

5,989.6

5,637.3

5,377.9

–

3,819.4

3,635.2

3,477.1

3,331.4

3,204.9

1,241.0

1,162.1

1,119.3

1,041.2

–

826.1

800.5

774.6

747.8

721.9

1958 1959

6,640.9

6,582.4

6,452.9

6,280.5

6,033.0

–

4,723.2

4,523.1

4,331.9

4,150.6

3,979.9

2,188.0

2,028.3

1,838.5

1,707.1

1,555.9

–

1,141.3

1,116.2

1,094.4

1,072.4

1,049.2

1960

2,013.7

1,837.6

1,730.4

1,591.8

1,460.3

–

1,136.0

1,118.4

1,089.6

1,056.9

1,027.0

1961

3,179.1

3,041.0

2,956.6

2,926.9

2,856.4

–

2,143.1

2,025.1

1,923.1

1,828.1

1,741.1

1962

1,682.9

1,608.6

1,560.1

1,511.4

1,427.3

–

1,039.6

998.1

958.7

924.6

891.5

1963

3,882.9

3,600.0

3,140.1

2,894.1

2,616.8

–

1,606.2

1,516.8

1,442.9

1,380.4

1,321.7

1964

1,902.3

1,769.6

1,640.6

1,479.6

1,334.2

–

841.0

793.1

751.8

715.8

686.9

1965

2,575.0

2,476.8

2,345.6

2,244.0

2,214.1

–

1,874.1

1,812.9

1,761.2

1,726.7

1,692.5

1966

5,399.6

5,345.7

5,017.4

4,654.7

4,376.3

–

3,116.5

2,982.9

2,878.7

2,780.3

2,689.7

1967

5,191.5

5,130.6

4,999.9

4,904.9

4,842.7

–

4,283.5

4,289.9

4,255.1

4,191.6

4,111.1

1968

2,651.5

2,521.7

2,420.7

2,280.1

2,122.9

–

1,850.3

1,847.4

1,854.9

1,831.3

1,788.8

1969

4,719.1

4,697.3

4,683.5

4,670.1

4,649.5

–

4,218.4

4,152.0

4,140.3

4,111.5

4,075.9

1970

4,082.0

3,875.9

3,790.3

3,648.7

3,513.9

–

2,762.0

2,651.7

2,549.3

2,451.5

2,358.7

1971

3,349.7

3,214.5

3,225.0

3,200.0

3,175.8

–

2,517.6

2,487.9

2,462.6

2,428.7

2,391.0

1972

3,118.4

3,054.8

3,016.3

2,978.3

2,940.1

–

2,430.7

2,338.9

2,269.1

2,215.9

2,168.7

1973

3,198.0

3,195.2

3,090.5

2,966.9

2,893.2

–

2,487.7

2,466.7

2,470.5

2,472.4

2,457.4

1974

5,712.1

5,701.3

5,617.1

5,437.3

5,266.7

–

4,517.0

4,399.2

4,272.4

4,140.0

4,007.5

1975

6,156.8

6,111.4

6,004.8

5,912.2

5,733.3

–

4,927.4

4,788.1

4,620.6

4,468.6

4,322.3

1976

5,097.0

4,985.2

4,869.9

4,809.6

4,728.4

–

4,270.5

4,214.8

4,166.5

4,109.6

4,057.6

1977

1,899.9

1,776.0

1,690.5

1,601.7

1,507.9

–

1,060.5

1,008.8

966.2

935.5

908.8

1978

5,162.5

5,156.2

4,972.6

4,870.9

4,665.7

–

3,357.8

3,195.0

3,051.5

2,953.7

2,918.0

1979

3,534.9

3,513.6

3,294.7

3,037.3

2,861.2

–

1,979.2

1,937.9

1,914.5

1,877.0

1,828.2

1980

3,213.9

3,067.1

2,861.3

2,729.7

2,547.9

–

1,768.7

1,679.3

1,596.2

1,519.4

1,448.5

1981

3,517.9

3,464.21

3,413.0

3,314.0

3,186.3

–

2,879.5

2,866.2

2,851.5

2,827.1

2,791.2

1982

715.2

637.2

570.4

–

408.0

391.8

377.4

1983

2,711.6

839.66

2,707.5

770.82

2,668.9

2,604.5

2,549.0

–

2,087.1

2,007.7

1,931.3

1,857.68

366.5

1,786.2

1984

4,671.0

4,613.5

4,573.3

4,494.1

4,415.9

–

4,182.5

4,165.0

4,124.9

4,084.36

4,040.3

1985

2,883.1

2,859.9

2,748.0

2,679.6

2,567.3

–

1,846.9

1,779.2

1,724.4

1,669.48

1,621.6

1986

1,574.6

1,502.1

1,464.3

1,370.6

1,310.8

–

1,033.0

1,000.9

972.8

2001

2,678.7

2,567.4

2,524.7

2,385.1

2,199.3

–

1,493.9

1,435.6

1,397.9

1,411.11

1,434.8

2002

2,321.2

2,274.6

2,211.3

2,195.9

2,164.2

–

1,784.5

1,713.1

1,644.4

1,577.97

1,515.0

2003

3,111.8

3,102.0

3,028.4

2,932.3

2,811.9

–

2,153.21

2,126.8

2,103.8

2,064.67

2,026.9

2004

1,604.0

1,511.5

1,471.9

1,391.7

1,357.0

–

1,037.55

992.9

953.5

922.94

913.3

2005

3,372.4

3,341.5

3,320.3

3,251.4

3,204.7

–

2,934.96

2,859.7

2,784.5

2,699.53

2,607.5

2006

1,308.9

1,258.2

1,145.7

1,076.5

1,000.3

–

742.39

724.67

705.3

713.26

713.8

2007

3,618.9

3,612.3

3,579.4

3,562.4

3,534.7

–

3,301.24

3,253.4

3,205.1

3,160.71

3,112.8

2008

3,524.1

3,509.3

3,471.5

3,433.0

3,389.1

–

3,119.47

3,052.8

2,981.8

2,913.4

2,846.4

2009

2,668.4

2,604.8

2,515.5

2,459.1

2,363.7

–

1,651.86

1,563.9

1,488.3

1,420.68

1,384.1

944.6

361.2

915.1

…

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

15

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

1.20 1.17 1.15 1.13 1.10 1.08 1.06 1.04 1.02

–0.58 –0.64 –0.71 –0.78 –0.86 –0.95 –1.06 –1.192 –1.38

El estudio consistió en determinar las avenidas primero a partir de la muestra original (registros históricos) y posteriormente mediante su regionalización. La conveniencia de utilizar este método puede comprobarse mediante su aplicación al comparar los eventos regionales con los eventos resultantes del modelo de una muestra original.

Estimación de avenidas de diseño a partir del registro original Para realizar el estudio de estimación de las avenidas a partir de la muestra original, se trabajó con 13 estaciones hidrométricas ubicadas en la cuenca baja del río Pánuco.

La información fue proporcionada por la Comisión Nacional del Agua (Conagua, 2013) y su proceso permitió determinar los gastos máximos para diferentes periodos de retorno conforme al método estipulado por la UNAM (Del Ángel y Domínguez, 2014 y 2015).

Las estaciones hidrométricas que se incluyeron en este estudio y sus características principales conforme a la cuenca y su escurrimiento se presentan en la tabla 1.

Para el análisis de la información, se llevó a cabo la verificación de su calidad efectuando una comprobación aritmética con registros comunes, considerando que la suma de los gastos de entrada debería corresponder a la magnitud de los gastos de salida.

16

12000

5000 10000

500 1000 2000

50 100 200

5 10 20

14000

2

T = (N+1)/m Z = –lnln(T/(T–1)) 54.00 3.97 27.00 3.27 18.00 2.86 13.50 2.56 10.80 2.33 9.00 2.13 7.71 1.97 6.75 1.83 6.00 1.70

Tr = 10000 años

10000 Gasto en m3/s

Núm. Q(m3/s), duración = 1 día 1 6,640.92 2 6,182.76 3 6,156.81 4 5,712.16 5 5,399.6 6 5,377.49 7 5,191.52 8 5,162.51 9 5,097.04 …

45 1,899.96 46 1,822.15 47 1,682.98 48 1,604.07 49 1,574.65 50 1,458.86 51 1,308.92 52 1,276.43 53 839.66

1.01 1.11 1.25

Periodo de retorno Tr en años

Tabla 3. Variable reducida Z para una duración de un día (gastos de mayor a menor) de la estación Las Adjuntas

Tr = 500 años

8000

Tr = 50 años

6000

Medidos

4000 2000

0 –2 0 2 4 6 8 10 Variable reducida, Z = –ln[ln(T/(T–1))]

Figura 3. Ajuste a una función de distribución Gumbel de los datos medidos y regionales calculados para un día de duración de la estación Las Adjuntas.

Tabla 4. Funciones de distribución de las estaciones hidrométricas en estudio Estación Tierra Blanca Temamatla Requetemu San Vicente Tempoal Ballesmi Pujal Choy Tamuín El Olivo Adjuntas Pánuco Magiscatzin

Función de distribución Doble Gumbel Doble Gumbel Gumbel Gumbel Doble Gumbel Doble Gumbel Doble Gumbel Gumbel Gumbel Gumbel Gumbel Doble Gumbel Doble Gumbel

Se realizó la suma de los gastos de entrada Qentrada y se comparó con los gastos de salida Qsalida por medio de un factor: Factor = Qsalida/Qentrada < 1.20 Dicha comprobación se realizó en el siguiente orden: Qentrada = Temamatla + Tierra Blanca + Requetemu Qsalida = San Vicente Qentrada = San Vicente + Tempoal Qsalida = Olivo Qentrada = Choy + Pujal + Ballesmi Qsalida = Tamuín

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Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

14000

Gasto en m3/s

El objetivo principal del análisis de frecuencias es correlacionar la mag12000 nitud de eventos extremos y la frecuencia con la que ocurren mediante 10000 el uso de funciones de probabilidad, de forma que se pueda estimar cada 8000 50 cuánto una variable supera una determinada magnitud (Domínguez et 500 6000 al., 2014).

2000 Los datos se trazaron en papel de 4000 10000 probabilidad Gumbel para verificar su comportamiento dentro de una fun2000 ción de distribución en particular. Con el análisis de frecuencias se estable0 ce una relación entre probabilidad de 0 5 10 15 Duración en días ocurrencia de un evento (periodo de reFigura 4. Curvas Q-d-T de la estación Las Adjuntas. torno) y su magnitud: los gastos grandes tendrán un periodo de retorno Qentrada = Olivo + Tamuín Qsalida = Las Adjuntas grande, esto es, una probabilidad de ocurrencia pequeQentrada = Adjuntas Qsalida = Pánuco ña. Por ser una distribución de probabilidad desarrollada para el análisis de valores extremos, se utilizó la función Análisis de frecuencias de distribución Gumbel para dibujar las gráficas. En el Para llevar a cabo el análisis de frecuencias de los datos, eje de las ordenadas se encuentran los gastos máximos se obtuvieron los eventos máximos anuales para duraanuales, y en el eje de las abscisas, la variable reducida ciones de 1 a 15 días.

Z (véase tabla 3), que depende del periodo de retorno y En la tabla 2 se presentan los gastos máximos para la cuya estimación se llevó a cabo por medio de la distriestación Las Adjuntas. bución de Weibull:

Tabla 5. Estación hidrométrica Las Adjuntas. Ajuste a una función de distribución Gumbel para diferentes duraciones Gasto en m3/s para diferentes periodos de retorno en años

Duración Días

Periodo de retorno, T = 2

10

20

50

100

200

500

5,000

10,000

1

3,048.5

5,205.9

6,030.3

7,097.4

7,897.0

8,693.7

9,744.8

12,382.8

13,176.7

2

2,973.6

5,126.6

5,949.3

7,014.1

7,812.1

8,607.1

9,656.0

12,288.5

13,080.7

3

2,866.2

4,999.6

5,814.8

6,870.0

7,660.6

8,448.5

9,487.8

12,096.4

12,881.5

4

2,773.2

4,879.8

5,684.7

6,726.6

7,507.3

8,285.2

9,311.5

11,887.3

12,662.5

5

2,669.1

4,737.3

5,527.6

6,550.6

7,317.1

8,080.9

9,088.5

11,617.5

12,378.5

6

2,569.8

4,598.2

5,373.3

6,376.5

7,128.3

7,877.4

8,865.6

11,345.8

12,092.2

7

2,459.8

4,439.0

5,195.3

6,174.2

6,907.8

7,638.6

8,602.9

11,023.0

11,751.3

8

2,372.7

4,295.1

5,029.6

5,980.4

6,692.9

7,402.8

8,339.3

10,689.8

11,397.2

9

2,279.2

4,150.6

4,865.7

5,791.3

6,485.0

7,176.0

8,087.8

10,376.1

11,064.8

10

2,209.1

4,031.0

4,727.2

5,628.3

6,303.6

6,976.4

7,864.1

10,091.9

10,762.3

11

2,134.43

3,912.4

4,591.7

5,471.1

6,130.1

6,786.71

7,652.9

9,826.9

10,481.21

12

2,082.3

3,821.6

4,486.1

5,346.4

5,991.0

6,633.3

7,480.7

9,607.4

10,247.4

13

2,026.8

3,731.9

4,383.4

5,226.7

5,858.7

6,488.3

7,319.0

9,403.9

10,031.3

14

1,954.7

3,597.0

4,231.7

5,036.7

5,645.4

6,251.8

7,051.9

9,059.9

9,664.2

15

1,924.5

3,553.6

4,176.1

4,981.8

5,585.6

6,187.2

6,980.8

8,972.8

9,572.2

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

17

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Tabla 6. Avenida de diseño para un T de 50 años de la estación Las Adjuntas Días

Qmedio (m /s)

Qindividual

Avenida de diseño

1

7,097.4

7,097.4

7,097.4

3,637.0

2

7,014.1

14,028.3

3

6,870.0

20,610.0

7,097.4

6,930.8

3,790.7

14,028.3

6,581.7

3,899.0

4

6,726.6

26,906.4

20,610.0

6,296.4

4,278.9

5

6,550.6

32,753.0

26,906.4

5,846.5

4,960.2

6

6,376.5

38,259.5

32,753.0

5,506.5

5,846.5

7

6,174.2

43,219.8

38,259.5

4,960.2

6,581.7

8

5,980.4

47,843.5

43,219.8

4,623.7

7,097.4

9

5,791.3

52,122.5

47,843.5

4,278.9

6,930.8

10

5,628.3

56,283.8

52,122.5

4,161.2

6,296.4

11

5,471.1

60,182.8

56,283.8

3,899.0

5,506.5

12

5,346.4

64,157.2

60,182.8

3,974.4

4,623.7

13

5,226.7

67,948.0

64,157.2

3,790.7

4,161.2

14

5,077.9

71,090.6

67,948.0

3,142.5

3,974.41

15

4,981.8

74,727.6

71,090.6

3,637.0

3,142.5

3

nQmedio

SQindividual i 0

Gasto en m3/s

donde Z es la variable reducida T = (N + 1)/m, periodo de retorno m, posición de los datos en orden descendente N, número de elementos En la figura 3 se muestra la gráfica correspondiente a un día para la estación Las Adjuntas.

Con este análisis fue posible determinar que las estaciones en estudio siguen las funciones de distribución que se pueden observar en la tabla 4.

A partir de los ajustes a las funciones de distribución obtenidos en la tabla 5, se dibujaron las curvas Qd-T, las cuales son de gran utilidad para fines de diseño (véase figura 4).

8000

Avenida de diseño

7000

Las avenidas de diseño se estiman de acuerdo con el procedimiento siguiente: 1. Se seleccionan los gastos correspondientes al periodo de retorno de interés y se aísla la columna correspondiente.

2. Cada uno de los valores se considera como gasto promedio (Qmedio) de cada duración. A partir de los gastos promedio se obtienen los gastos diarios (Qindividual), los cuales se obtienen conforme a la siguiente expresión:

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

0 5 10 15 Duración en días

Figura 5. Avenida de diseño para un T de 50 años de la estación Las Adjuntas, del registro histórico de gastos medidos (original).

Tabla 7. Región 1, valores de los cocientes (Cv1/Cv2)2 que forman las regiones de las estaciones hidrométricas Coeficiente de variación Temamatla

Tierra Blanca

Tempoal

Magiscatzin

Cv

0.83

0.79

0.74

0.75

Temamatla

1

1.097

1.257

1.211

1

1.146

1.104

1

1.037

Tierra Blanca Tempoal Magiscatzin

18

Z = –"ln" [ln(T/(T-1))]

1

(

n-1

Qind = nQmedio n – Σ Qindividual i i=1

)

siendo n el número del gasto individual a obtener, e i el contador de los gastos individuales. Cada uno de los gastos individuales corresponde al gasto medio de un día cualquiera, por lo que la duración del hidrograma será de 15 días.

A partir de los gastos alternados (tabla 6) se dibuja el hidrograma de diseño de la figura 5.

Estimación de avenidas de diseño a partir de la muestra regional Como se mencionó inicialmente, en el análisis de registros históricos de gastos de una corriente es importante contar con una base de datos de escurrimientos amplia, esto es, que se tengan los suficientes registros de gastos para tener la certeza de que el análisis será confiable.

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Tabla 8. Región 2. Valores de los cocientes (Cv1/Cv2)2 que forman las regiones de las estaciones hidrométricas Coeficiente de variación

Requetemu

San Vicente

Tamuín

Cv

0.58

0.53

0.53

Requetemu

1

1.163

1.168

1

1.004

San Vicente Tamuín

1

Tabla 9. Región 3. Valores de los cocientes (Cv1/Cv2)2 que forman las regiones de las estaciones hidrométricas Coeficiente de variación

Olivo

Choy

Cv

0.48

0.44

0.42

Olivo

1

1.199

1.348

1

1.124

Choy

Adjuntas

Adjuntas

1

Tabla 10. Registro de gastos máximos para dos días de la región 3 Región 3: Gastos máximos (m3/s) Estación:

Olivo

Choy

Las Adjuntas (tabla 2)

Desafortunadamente, en México no siempre se cuenta con información suficiente para llevar a cabo este análisis, por lo que es necesaria la búsqueda de metodologías que permitan ampliar el tamaño de los registros, o bien, generarlos. Esto se puede lograr mediante el método de la regionalización (Campos, 2014), para generar muestras de mayor tamaño a partir de la información de estaciones hidrométricas con registros de gastos similares.

Identificación de regiones El análisis regional se basa en considerar como homogéneos varios sitios de la región con características similares, esto es, que no dependen del área de captación.

Para identificar el grupo de estaciones hidrométricas con características similares en el análisis de gastos, se utilizó el concepto de regionalización. Un método para identificar regiones es la prueba F de Fisher, la cual define si dos conjuntos forman parte de la misma población por medio de sus varianzas; para realizar la comparación se utiliza su cociente, siendo el numerador la mayor de ellas.

Si el cociente se encuentra dentro del valor límite de la función F de Fisher, se acepta (Domínguez et al., 2014).

Para el caso de las estaciones del Pánuco se consideró que si los máximos anuales de cada estación se

Tabla 11. Registro de gastos divididos por su media de la región 3

1956

6,081.21

1957

1,241.04

Núm.

1958

6,582.43

1959

2,028.37 –

Región: 3

Las Adjuntas

Qmáx

Qmáx/Qmed

1

6,081.21

1.894

2

1,241.04

0.386

–

–

–

3

6,582.43

2.050

1968

1,816.27

41.76

2,521.78

4

2,028.37

0.632

1969

3,367.57

94.93

4,697.33

5

1,837.63

0.572

1970

2,922.41

115.88

3,875.95

6

3,041.04

0.947

1971

2,395.83

53.92

3,214.55

7

1,608.64

0.501

–

–

–

8

3,600.01

1.121

2002

1,656.78

2,274.65

–

–

–

2003

2,384.79

3,102.07

49

3,341.55

1.041

2004

1,137.23

1,511.53

50

1,258.27

0.392

2005

3,015.52

3,341.55

51

3,612.39

1.125

2006

1,005.25

1,258.27

52

3,509.35

1.093

2007

3,612.39

53

2,604.89

0.811

2008

3,509.35

Suma

170,188.47

2009

2,604.89

Media

3,211.103

–

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

19

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Tabla 12. Muestra grande regional Dato 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 …

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

Las Adjuntas X muestra regional 0.723 1.243 1.081 0.919 0.725 0.884 1.851 2.005 0.921 0.233 1.566 1.195 1.055 1.356 0.266 0.843

Dato 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Región X muestra regional 1.123 0.135 0.642 1.244 1.675 0.521 1.258 1.415 0.867 0.740 1.103 1.920 1.204 1.877 1.821 1.184

3 Dato 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98

2.091 0.787 0.568 0.645 0.473 0.934 1.232 0.405 0.813 0.620 0.880 0.420 1.103 0.390 0.346 0.904 0.347

67 68 69 70 71 67 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

0.672 0.906 0.983 1.614 1.514 0.672 1.882 0.389 2.022 0.666 0.613 0.968 0.512 1.182 0.579 0.784 1.644

108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124

dividen entre su promedio, la varianza de la nueva muestra es igual al cuadrado del coeficiente de variación, por lo que se elaboró una tabla en la que se determinaron los coeficientes de variación de todas las estaciones, así como los cocientes de variación (Cv1/Cv2)2, siendo Cv1 el mayor.

De la tabulación se determinaron los escenarios de regionalización, por lo que se propusieron los de las ta-

20

1 Día X muestra regional 1.580 0.807 1.437 1.243 1.020 0.949 0.974 1.739 1.874 1.552 0.578 1.572 1.076 0.978 1.071 0.256

blas 7, 8 y 9 (Del Ángel y Domínguez, 2014).

Muestra regional

Mediante el método de estación-año (datos existentes integrados en una muestra grande o única), se lleva a cabo el proceso de regionalización dividiendo los datos de cada estación entre su media para formar la muestra grande o única para cada región, y se unen todos los datos en un solo registro. En la tabla 10 se presentan los gastos para dos días, y en la tabla 11, los gastos divididos por su media para la estación Las Adjuntas.

Divididos los datos por su media para todas las estaciones de cada región, se genera la muestra grande uniendo todos los datos en un mismo “registro”.

En la tabla 12 se pueden apreciar 0.859 los datos de la muestra grande re1.637 gional para la región 3, estación Las 0.705 Adjuntas.

0.609 La muestra grande regional se ordena de mayor a menor y se dibuja 0.842 en papel Gumbel para identificar su 0.798 comportamiento.

0.886 Mediante el software AX (Cena0.555 pred, 1997), se realizaron corridas 0.815 con los valores de la tabla 12 para 0.707 una distribución Gumbel y se obtu0.947 vieron los eventos para diferentes 0.488 periodos de retorno. Este procedi1.027 miento se repitió para todas las duraciones de 1 a 15 días. En la tabla 13 0.398 se muestran los resultados del ajuste 1.102 para la región 3.

1.073 Al multiplicar los eventos regio0.812 nales ajustados (tabla 13) por los gastos medios anuales de cada estación, se obtienen los gastos máximos para cada una de ellas, como se observa en la tabla 14 para la estación Las Adjuntas. En la figura 6 se comparan los resultados obtenidos mediante el ajuste a una función de distribución Gumbel, usando el método regional con los valores medidos para la estación Las Adjuntas. Los resultados se dibujan en papel Gumbel para identificar su comportamiento.

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Tabla 13. Resultados del ajuste a una función de distribución Gumbel en la región 3 Días

Periodo de retorno en años 50

500

1,000

2,000

5,000

10,000

1

2.19

3.01

3.26

3.50

3.83

4.08

2

2.31

3.21

3.49

3.76

4.12

4.39

3

2.33

3.25

3.53

3.8

4.17

4.45

4

2.34

3.28

3.56

3.84

4.21

4.49

5

2.36

3.31

3.60

3.88

4.26

4.54

6

2.38

3.34

3.62

3.91

4.29

4.58

7

2.36

3.31

3.60

3.88

4.26

4.55

8

2.390

3.360

3.65

3.940

4.330

4.620

9

2.390

3.360

3.65

3.950

4.330

4.620

10

2.41

3.39

3.68

3.97

4.36

4.65

11

2.42

3.41

3.71

4.00

4.39

4.69

12

2.43

3.42

3.72

4.01

4.41

4.70

13

2.44

3.43

3.73

4.03

4.43

4.73

14

2.44

3.44

3.74

4.04

4.43

4.73

15

2.44

3.44

3.74

4.04

4.40

4.74

Tabla 14. Región 3, resultados de la regionalización en la estación Las Adjuntas Días

Media de los gastos máximos anuales (m3/s)

Gasto en m3/s para diferentes periodos de retorno 50

500

2,000

10,000

9,888.04

11,497.7

13,403.06

Avenida de diseño De acuerdo con el método de bloques alternos descrito anteriormente, se pueden generar las avenidas de diseño. En la tabla 15 se puede observar el cálculo de la avenida de diseño para un T de 50 años de la estación Las Adjuntas, y en la figura 7, el hidrograma correspondiente.

Análisis comparativo Con base en el análisis anterior, se compararon las avenidas original y regional. En la tabla 16 y en la figura 8 se presenta, para la estación Las Adjuntas, el comparativo para un T de 50 años.

Obtenidos los hidrogramas para ambos casos (registros original y regional), se calculó la diferencia entre las áreas bajo las curvas. Dicha área representa la diferencia entre los volúmenes escurridos. En las figuras 9, 10 y 11 se muestran las diferencias de volúmenes para la estación Las Adjuntas para periodos de retorno de 100, 1,000 y 10,000 años. De la misma manera, se realizaron las comparaciones para el resto de las estaciones y periodos de retorno.

Para hacer una comparación entre el porcentaje que representan dichas diferencias, se divide la diferencia entre los volúmenes, esto es, entre el volumen excedente y el volumen obtenido del análisis regional:

1

3,285.06

7,194.2

2

3,211.103

7,417.6

10,307.6

12,073.7

14,096.7

3

3,117.35

7,263.4

10,131.4

11,845.9

13,872.1

4

3,012.85

7,050.1

9,882.1

11,569.3

13,527.6

5

2,903.56

6,852.4

9,610.7

11,265.8

13,182.1

6

2,794.26

6,650.3

9,332.8

10,925.5

12,797.7

7

2,690.23

6,348.9

8,904.6

10,438.1

12,240.5

8

2,590.67

6,191.7

8,704.6

10,207.2

11,968.9

9

2,501.91

5,979.5

8,406.4

9,882.5

11,558.8

10

2,421.7

5,836.3

8,209.6

9,614.2

11,260.9

11

2,349.9

5,686.9

8,013.3

9,399.8

11,021.3

12

2,285.8

5,554.5

7,817.4

9,166.1

10,743.3

× 100 = –3.74%

13

2,227.3

5,434.6

7,639.6

8,976.0

10,535.1

14

2,171.5

5,298.6

7,470.2

8,773.2

10,271.6

15

2,119.2

5,170.9

7,290.1

8,561.7

10,045.1

En la tabla 17 se observan los volúmenes excedentes correspondientes a la estación Las Adjuntas para diferentes periodos de retorno.

% excedente = Volexcedente ×100 Volregional

(

)

Para el caso de la estación Las Adjuntas se obtiene:

(

% excedente = –239,263,422 6,402,849,774

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

)

21

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

9000

5000 10000

500 1000 2000

50 100 200

10 20

5

14000

1.01 1.11 1.25 2

Periodo de retorno T en años

8000

T = 10000 años 7000 6000

10000

T = 500 años 8000

T = 50 años

6000

Ajustados Medidos

4000

5000 4000 3000 2000

2000 0 –2 0 2 4 6 8 10 Variable reducida, Z = –ln[ln(T/(T–1))]

Figura 6. Ajuste a una función de distribución Gumbel utilizando un método regional y datos medidos para un día de duración. Estación Las Adjuntas.

Tabla 15. Región 3, cálculo de la avenida de diseño para un T de 50 años Las Adjuntas

1000 0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 Z = –lnln(Tr/(Tr–1))

Figura 7. Avenida de diseño de la estación Las Adjuntas para un T de 50 años.

Tabla 16. Región 3, comparación de avenidas original y regional para la estación Las Adjuntas para un T de 50 años Días

Avenida de diseño original

Avenida de diseño regional

1

3,637.00

3,382.57

2

3,790.73

3,995.71

7,194.29 7,641.01 3,995.71

3

3,899.07

4,192.82

Gasto en m3/s Avenida diseño

Núm.

Qmedio

1

7,194.29

2

7,417.65 14,835.3

3

7,263.42 21,790.2

14,835.3

6,954.95 4,192.82

4

4,278.99

4,282.53

4

7,050.07 28,200.2

21,790.2

6,410.01 4,282.53

5

4,960.28

4,540.52

5

6,852.39 34,261.9

28,200.2

6,061.70 4,540.52

6

5,846.52

6,061.70

6

6,650.34 39,902.0

34,261.9

5,640.08 6,061.70

7

6,581.70

6,954.95

7

6,348.94 44,442.5

39,902.0

4,540.52 6,954.95

8

7,097.43

7,194.29

8

6,191.70 49,533.6

44,442.5

5,091.07 7,194.29

9

5,979.57 53,816.1

49,533.6

4,282.53 7,641.01

9

6,930.87

7,641.01

10

5,836.33 58,363.2

53,816.1

4,547.10 6,410.01

10

6,296.48

6,410.01

11

5,686.92 62,556.0

58,363.2

4,192.8

11

5,506.54

5,640.08

12

5,554.53 66,654.4

62,556.09 4,098.33 5,091.07

12

4,623.70

5,091.07

13

5,434.62 70,650.1

66,654.41 3,995.71 4,547.10

13

4,161.29

4,547.10

14

5,298.67 74,181.4

70,650.12 3,531.31 4,098.33

14

3,974.41

4,098.33

15

5,170.93 77,564.0

74,181.43 3,382.57 3,531.31

15

3,142.59

3,531.31

nQmedio n 7,194.29

SQindividual 0

Qindividual

7,194.29 3,382.57

5,640.08

Los resultados de la tabla anterior se cotejan al comparar los ajustes de las muestras original y regional. Estas diferencias se ilustran en las figuras 12, 13 y 14, donde se observan los comportamientos de los ajustes para las

22

Gasto en m3/s

Gasto en m3/s

12000

duraciones de escurrimientos de 1, 8 y 15 días, respectivamente, de la estación Las Adjuntas. En las gráficas se aprecian, además, los valores de los gastos máximos anuales.

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

9000

Siguiendo el mismo procedimiento se determinaron los volúmenes y sus gráficos para las estaciones en estudio.

8000 7000

Discusión y conclusiones

5000 4000 3000

Q máx orig. = 7097.43 m3/s Q máx. reg. = 7641.01 m3/s

2000 1000 0

0 5 10 15 Días

Figura 8. Región 3. Comparación de resultados para un T de 50 años para la estación Las Adjuntas.

10000 9000

% excedente: –3.90

8000

Gasto en m3/s

7000 6000 5000 Q máx orig. = 7897.04 m3/s Q máx. reg. = 8586.59 m3/s

4000 3000 2000

Vol. excedente: –280346490.00 m3

1000 0 0.00

600000.00 1200000.00 Segundos

Figura 9. Región 3, comparación de volúmenes de escurrimiento para un T = 100 años para la estación Las Adjuntas.

14000

16000

% excedente: –4.35

% excedente: –4.74

14000

12000

12000

10000 Gasto en m3/s

De acuerdo con los resultados obtenidos en el análisis de todas las estaciones, se deduce que, en la mayor parte de los casos, los valores obtenidos con las técnicas regionales son menores que los obtenidos con el registro original, excepto en tres estaciones, una de ellas Las Adjuntas, además de conformarse un hidrograma menos inestable, lo que permite obtener un resultado más confiable para el análisis de avenidas en un río. En la mayoría de los casos, la falta de registros históricos de longitud más bien grande conduce a resultados poco confiables, frecuentemente excesivos. Es por eso que aquí se comparan los eventos resultantes del procedimiento regional con los obtenidos en la muestra original, es decir, analizando individualmente la muestra correspondiente a cada estación.

Con los hidrogramas para ambos casos (registros original y regional), se obtiene la diferencia entre las áreas bajo las curvas. Dicha área representa la diferencia entre los volúmenes escurridos.

El análisis regional es recomendable en los casos en que no se dispone de información hidrométrica suficiente para llevar a cabo un estudio hidrológico para el diseño de avenidas, por lo que el generar más información con mayor confiabilidad permite un diseño apropiado de los hidrogramas y de las obras hidráulicas para mitigación de daños.

Las técnicas de regionalización son herramientas útiles sobre todo en sitios donde las mediciones son escasas, y es posible establecer comparativos mediante herramientas

10000

8000 6000

Q máx orig. = 10539.22 m3/s Q máx. reg. = 11704.20 m3/s

4000 Vol. excedente: –426421248.00 m3

2000

Gasto en m3/s

Gasto en m3/s

6000

8000 6000 4000

Q máx orig. = 13176.74 m3/s Q máx. reg. = 14790.43 m3/s Vol. excedente: –589364296.00 m3

2000

0 0.00

600000.00 1200000.00 Segundos

Figura 10. Región 3, comparación de volúmenes de escurrimiento para un Tr = 1,000 años para la estación Las Adjuntas.

0 0.00

600000.00 1200000.00 Segundos

Figura 11. Región 3, comparación de volúmenes de escurrimiento para un T = 10,000 años para la estación Las Adjuntas.

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

23

Estimación de avenidas de diseño por el método de regionalización en la cuenca baja del río Pánuco

Tabla 17. Volúmenes excedentes en la estación Las Adjuntas Volumen en m3

Las Adjuntas T (años)

Regional

Excedente

6,163,586,352.00

6,402,849,774.00

–239,263,422.00

–3.74

6,909,738,912.00

7,190,085,402.00

–280,346,490.00

–3.90

1,000

9,375,274,368.00

9,801,695,616.00

–426,421,248.00

–4.35

5,000

11,095,653,024.00

116,438,578,748.00

–542,925,724.00

–4.66

10,000

11,136,450,080.00

12,425,814,376.00

–589,364,296.00

–4.74

T = 500 años

8000 6000

Original Regional Medidos

4000 2000

5000 10000

500 1000 2000

100 200

50

10 20

5

2

1.01 1.11 1.25

12000 Gasto en m3/s

500 1000 2000

100 200

10 20

5

2

50

T = 50 años

0 –2 0 2 4 6 8 10 Z = –ln[ln(T/(T–1))]

Figura 14. Comparativo entre ajustes para 15 días en la estación Las Adjuntas.

Periodo de retorno T en años

6000

T = 10000 años T = 500 años

6000

2000

Figura 12. Comparativo entre ajustes.

8000

Original Regional Medidos

8000

4000

0 –2 0 2 4 6 8 10 Z = –ln[ln(T/(T–1))]

10000

10000

1.01 1.11 1.25

5000 10000

500 1000 2000

100 200

50

10 20

2

5

12000

10000

14000

14000

Las Adjuntas 1 día Gasto en m3/s

Gasto en m3/s

12000

1.01 1.11 1.25

14000

Periodo de retorno T en años

5000 10000

50 100

Periodo de retorno T en años

Original Regional Medidos

T = 10000 años T = 500 años T = 50 años

4000 2000 0 –2 0 2 4 6 8 10 Z = –ln[ln(T/(T–1))]

Figura 13. Comparativo entre ajustes para 8 días en la estación Las Adjuntas. estadísticas de sitios con similitud en sus características de escurrimiento, como el caso que se muestra en la figura 1, donde con los coeficientes de variación se puede determinar la similitud entre escurrimientos de cada estación hidrométrica para conformar regiones (tablas 7, 8 y 9).

En el caso de la cuenca del bajo Pánuco, la regionalización ha permitido obtener avenidas de diseño más

24

% exc.

Original

confiables, lo que ha dado como resultado muestras regionales con un mayor número de datos para la generación de avenidas al aplicar el procedimiento Referencias Campos, D. F. (2014). Análisis regional de frecuencia de crecientes en la región hidrológica no. 10 (Sinaloa), México.1: índices de estacionalidad y regiones de influencia. Agrociencia 48(2): 255-270.

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ARTÍCULO TÉCNICO

Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México El cambio climático global representa la mayor y más certera amenaza para la vida en nuestro planeta. El ser humano, a través de la emisión de gases de efecto invernadero, involuntariamente tiende a detonar una catástrofe climática en el transcurso de las décadas inmediatas.

A

diferencia del siglo XX, hoy en día se conoce con mayor detalle el cambio climático global: cuándo inició, cuál es la cantidad de gases de efecto invernadero (GEI) emitidos históricamente a la atmósfera, su ritmo actual de producción y la combinación de otros procesos que lo aceleran: deforestación, cambio de uso de suelo, erosión y desertificación.

A partir de información brindada por publicaciones científicas, en este artículo se ofrece una estimación del tiempo en que el cambio climático global tiende a causar una extinción masiva de especies, qué repercusiones puede haber para la vida en general y para el sector hídrico, cuál es la tendencia de las temperaturas máximas, en qué medida es probable que el proceso de calentamiento global se “dispare” y quede fuera del alcance humano detenerlo, cuál es nuestra responsabilidad como individuos y sociedad ante este problema, cuánto cuesta reaccionar a tiempo y cuánto cuesta no hacerlo.

Se señala también la importancia de una política de “ecología profunda”, que anteponga la conservación ambiental. Se describen las implicaciones nacionales en hidrología, políticas públicas, administración del agua y normatividad. Se resumen las exigencias en el cambio de modo de vida, la cultura y la gobernabilidad con una sinergia global para el cumplimiento de acuerdos realizados en foros mundiales, y los elementos para el éxito ante esta amenaza.

Igualmente, se muestran las tendencias del cambio climático global en México, los efectos previsibles y sus implicaciones, tanto en el manejo del agua como en el papel que la ingeniería hidráulica debe asumir en correspondencia.

Introducción Juan Pablo del Conde Guadalajara Director asociado de Ingeniería y Gestión Hídrica, S. C.

Con el estudio del cambio climático a lo largo de las últimas seis décadas se ha corroborado su origen an-

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rtve.es

Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

Figura 1. Representación esquemática del Antropoceno. tropogénico y se han identificado los efectos inminentes para condiciones tendenciales y para escenarios donde el ser humano mitigue sus crecientes efectos, que conllevan implicaciones parcialmente irreversibles, así como probables efectos catastróficos.

Debemos aprender a vivir con el cambio climático, anticipar sus consecuencias y actuar estratégicamente ante esta amenaza sin precedentes.

En la presente investigación se describen los efectos del cambio climático global previstos para el siglo XXI, tanto para el mundo como para nuestro país; se señalan las acciones para enfrentarlo y otras para adaptarse a este fenómeno.

En una primera etapa se analizan las generalidades del cambio climático global y su contexto nacional; en una segunda fase se describen las principales implicaciones en el sector hídrico y en la ingeniería hidráulica.

Materiales y metodologías A través de información obtenida de distintas fuentes acreditadas, tanto de carácter internacional como nacional, se revisa la definición del cambio climático, sus antecedentes y sus tendencias.

El cambio climático global es analizado a partir de proyecciones establecidas por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (PICC, 2014) y de sus implicaciones, de acuerdo con dicha institución y con otras fuentes de información, entre ellas el Fondo Mundial para la Naturaleza (WWF, 2010), la Adminis-

26

Sol

tración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos (NASA, 2017), el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA, Martínez, 2010), el Banco Mundial (2018) y la ONU (Acuerdo de París, 2016). Se valoran las tendencias específicas para el territorio de la República mexicana en términos cualitativos y cuantitativos.

Se integró una función matemática para valorar el incremento de GEI, de acuerdo con las tendencias históricas y previstas, y a partir de ello estimar un efecto instantáneo y terminal en el incremento de temperatura y del nivel medio del mar. Estas proyecciones no incluyen el efecto de desencadenar otros factores naturales que aceleren el calentamiento global, como son la liberación de metano y vapor de agua oceánico.

Por último, se describen las acciones para frenar el proceso de calentamiento global y adaptarse a sus implicaciones.

El cambio climático global en la actualidad y sus perspectivas Desde principios de la época industrial (año 1750) hasta nuestros días, un periodo de 270 años, la actividad humana ha originado grandes procesos de contaminación y desertificación que han ocasionado, por ejemplo, una variación en la temperatura promedio mundial que en tiempos pasados, por causas naturales, podía tardar cerca de 4 mil años en ocurrir; particularmente, la fusión de glaciares que habían permanecido congelados por milenios y los acelerados procesos de erosión y transporte de sedimentos justifican el reconocimiento de una nueva época geológica denominada por Paul Jozef Crutzen, Premio Nobel de Química, “Antropoceno”.

La radiación solar pasa a través de la atmósfera libre de obstáculos Atmósfera Una parte de la radicación solar es reflejada por la atmósfera y la superficie terrestre Radiación solar penetrante Radiación solar reflejada Gases de efecto invernadero

Una parte de la radiación infrarroja atraviesa la atmósfera y se pierde en el espacio Radiación infrarroja no reflejada

Parte de la radiación infrarroja es absorbida y remitida por las moléculas de gas invernadero.

El efecto directo es el calentamiento de la superficie terrestre y de la tropósfera

La energía solar es absorbida por la superficie terrestre y la calienta

La superficie gana temperatura y la radiación infrarroja es emitida de nuevo y convertida en calor reflejando la emisión de radiación de longitud de onda (infrarrojo) a la atmósfera

Fuente: UNEP-GRID-Arendal, 2005.

Figura 2. Mecanismo de acción de los GEI.

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Se denomina gases de efecto invernadero a aquellos que han hecho disminuir la cantidad de radiación refle1.0 400 jada por nuestro planeta hacia el espacio exterior, y en vez de reflejarla la refractan y la atrapan en la tropósfera 0.8 380 y en la corteza terrestre. A dicho fenómeno se suma la 0.6 360 disminución de reflexión de rayos solares hacia el espacio 0.4 340 en los casquetes polares, que es consecuencia de la disminución de la superficie de hielo; adicionalmente, se 0.2 320 identifican otros cambios desencadenados por el calen0.0 300 tamiento global, como son la fusión de zonas permafrost –0.2 280 en la tundra y la liberación marina de hidratos de metano 1880 2016 (Salomon, 2014), que podrían causar un proceso natural Los datos sobre temperatura global están promediados y ajustados sobre de calentamiento imparable durante los próximos siglos. la base del promedio del inicio de la era industrial (1881-1910).

Fuente: climacentral.org.

Las emisiones antropogénicas recientes de GEI han ido Figura 3. Incremento de temperatura global y de concentraen aumento año con año, desde 1750 hasta el día de hoy. ción de CO2 en el aire del planeta.

Si bien muchos científicos y personas intuitivas columbraron desde principios del siglo XX que la emisión de 14.5 gases producidos por la industria causaría un incremento 390 de la temperatura del planeta, dichas suposiciones fueron 370 14.3 progresivamente comprobadas a partir del historial de 350 registros de temperaturas, mediciones de los niveles del 14.1 330 mar y fotografías panorámicas y satelitales de glaciares 13.9 310 polares y continentales, que disminuyen progresivamente 290 su extensión.

13.7 Se confirmó una correlación plena entre el incremento 270 de concentración de dióxido de carbono en la atmósfera 13.5 250 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 y la temperatura promedio global, que ha confirmado la Año relación entre el aumento de temperatura y la acumulación Fuente: concienciaclimatica.com de CO2 en la atmósfera, debida a las actividades humanas.

Figura 4. Evolución de CO2 en la atmósfera en los últimos Adicionalmente, ha sido posible confirmar que las 1,000 años. concentraciones actuales de CO2 en la atmósfera son las mayores que se han presentado GISTEMP LOTI Anomaly (°C) en un periodo de miles de años.

Marzo 2017 Si bien hasta hoy el CO2 ha mostrado dicha correlación, se identifican otros GEI que igualmente han incrementado su concentración en la atmósfera, como son: dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrógeno, ozono, clorofluorocarbonos y vapor de agua.

En el año 1880, la concentración de dióxido de carbono era de 278 partes por millón (ppm), mientras que en 2018 esta concentración alcanzó 409 ppm. Con esta tendencia, a finales del siglo XXI se podrían alcanzar –5 –4 –3 –1 0 1 3 4 5 786 ppm, lo que representaría condiPeriodo base: 1951-1980 Data Mín = –3.2, Máx = 12.1, Media = 1.1 NASA/GISS/GISTEMP ciones de alto riesgo para la conserFuente: OMM, 2018. vación de las especies de vida en Figura 5. Diferencia entre temperatura de 2017 y media del periodo 1951-1980. nuestro planeta.

420

ppm

Anomalías en la temperatura Concentración de CO2

°C

CO2 (ppm)

ºC

1.2

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Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

Tabla 1. Efectos de los aumentos de temperatura desde la época industrial Año

Incremento CO2 Incremento desde terminal (ppm) 1700 (°C) (°C)

Descripción

1750

278

0.00

0.00

Época preindustrial, sin ningún efecto antropogénico

1980

329

0.35

0.60

Se cuenta con primeras mediciones que revelan un incremento en la temperatura global, asociado posiblemente a causas antropogénicas.

2000

363

0.59

1.02

A principios del siglo XXI se presentan diversos fenómenos climáticos sin precedentes históricos; por ejemplo, se secó la desembocadura del río Bravo y se detectó una acelerada disminución de superficie en los glaciares del Polo Norte.

2016

403

0.87

1.50

Informe de la ONU y del PICC: la temperatura global se incrementó 0.87 °C con respecto a los niveles preindustriales, y alcanzará ineludiblemente un incremento total de 1.5 °C.

2019

412

0.93

1.60

Situación actual. La temperatura global ya se incrementó 0.87 °C con respecto a los niveles preindustriales, y alcanzará ineludiblemente un incremento total de 1.5 °C.

2030

447

1.17

2.02

Todos los países deben haber cumplido los compromisos establecidos en el Acuerdo de París.

Un incremento terminal de 2 °C se considera el límite “seguro”: en un largo plazo se perderían los glaciares, pero la humanidad no correría peligro; de acuerdo con la proyección tendencial, de no cumplirse el Acuerdo de París, este límite podría alcanzarse en el año 2031. Para causar este incremento es suficiente el consumo de los combustibles actualmente disponibles y listos para usarse, que cuentan con 340 gigatones de carbón.

2031

2060

450

567

1.20

1.40

2.10

Ante esta concentración de CO2 podrían detonarse fenómenos naturales que contribuyan al calentamiento global, con el riesgo de volverlo un proceso imparable que por lo menos podría causar graves consecuencias para la vida en el planeta. Por ello, se busca frenar el calentamiento para que el incremento terminal de temperatura en el futuro no supere los 2 °C, condición que se asocia con una concentración de CO2 del orden de 450 ppm.

3.50

3.5 °C, de acuerdo con el WWF, se considera el límite crítico, antes de volver el calentamiento global imparable (runaway greenhouse effect). Se le conoce técnicamente como punto de inflexión. Si bien el PICC descarta la posibilidad de un calentamiento desbocado similar al ocurrido en Venus, se reconoce que el incremento de vapor de agua, por evaporación, se sumará a los GEI, con un efecto de aceleración del calentamiento. Con la tendencia actual, dicho estado podría producirse, a partir de los GEI emitidos, en el año 2060, alcanzable con el aprovechamiento de las reservas probadas de combustibles fósiles, con 745 gigatones de carbón.

2100

786

3.53

6.08

6 °C se considera un escenario “de pesadilla”, donde el CO2 acidifica el mar y extingue totalmente los corales, con un incremento en el corto plazo de 1.43 m en el nivel medio del mar y el riesgo de extinción de múltiples especies ante las consecuencias del calentamiento de largo plazo. Con la tendencia actual, esta condición podría tener su origen en el año 2100. Sin considerar el efecto de liberación del metano y al suponer el consumo de las reservas de carbón por explorar, son 2,050 gigatones. Es probable que la tecnología previamente facilite la implementación de alternativas de energía renovable mucho más económicas que los combustibles fósiles, pero la incertidumbre es grande, ya que aunque el calentamiento global no ocurra, como en Venus, por el “calentamiento desbocado”, podría acelerarse considerablemente.

2124

851

4.66

8.03

Con el ritmo actual de producción de GEI, una concentración de 850.61 ppm detonaría ineludiblemente un calentamiento terminal de hasta 8 °C, similar al ocurrido en el periodo del Paleoceno, denominado “la gran mortandad”.

2181 1430

8.00

13.80

2231 2004

12.00

20.20

2600 9088

61.24

105.58

Condición de temperaturas similares a las ocurridas durante “la gran mortandad” durante el Paleoceno.

La humedad aumentaría considerablemente y causaría un clima letal para el ser humano en la mayoría de las ciudades del planeta. Ocurriría antes de la fecha estimada, debido al incremento de vapor de agua en los GEI. Algunos investigadores aceptan que esta condición podría ocurrir alrededor del año 2100, debido a procesos de calentamiento imparable (James Hansen).

De acuerdo con Stephen Hawking, el calentamiento imparable conllevaría incrementos de temperatura de 445 °C. Aun sin calentamiento imparable, el aumento tendencial de temperatura devastaría las formas de vida de nuestro planeta tal como las conocemos.

Elaborada a partir de datos del PICC (2014) y mediante análisis matemático de la correlación entre la concentración de CO2 y temperaturas promedio globales. Se hace referencia a opiniones de otros autores.

La temperatura media de la Tierra es de 15 °C. A través de observaciones realizadas por el PICC, el WWF, el IMTA, el Banco Mundial y otras importantes organizaciones de investigación se identificó que hasta el año

28

2016 existía un calentamiento global de un orden de 0.89 °C con respecto a tiempos preindustriales (1750), y dicho incremento, aunque se detuviera la producción de GEI, alcanzaría una magnitud de 1.5 °C bajo el efecto

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Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

8 6 4 2 0 2000 2050 2100 2150 2200 2250 Año Fuente: Elaboración propia a partir de datos del PICC (2014) y de la correlación entre la concentración de CO2 y temperaturas promedio globales. Se consideran las opiniones de otros autores.

Figura 6. Proyección tendencial de la temperatura considerando únicamente emisiones de CO2.

Temperatura alcanzada +3.5 ºC inmediato Temperatura terminal +6.1 ºC terminal 1020 gigatones emitidos hasta año 2000

En reservas fósiles por explorar, 2050 gigatones

540 gigatones adicionales 2000-2017

201

8

Intensificación de calentamiento imparable

31

ºC .1 +1 .0 ºC +2

Punto de inflexión

+0.59 ºC

2000

20

adicional de los gases ya presentes en la atmósfera. Se considera que si todos los países realizan un esfuerzo extraordinario para desacelerar el incremento en la producción de GEI sería posible que el incremento alcance únicamente un incremento terminal de 2 °C; sin embargo, con la tendencia actual, a finales del siglo XXI el incremento podría superar los 3.5 °C. Los GEI son como trozos de carbón que se añaden a un asador. Así, por ejemplo, no hemos aún padecido el efecto total de los GEI que hemos vertido a la atmósfera hasta hoy. Del mismo modo, podemos ver en distintas fuentes bibliográficas que para el año 2100 hay una tendencia que causaría 3.5 o 6 °C, siendo el primer caso el incremento instantáneo alcanzado, y el segundo, el terminal inevitable posterior.

Al correlacionar los datos de concentración de CO2 en la atmósfera con el incremento de temperatura desde el periodo preindustrial (1850), resulta sencillo hacer una proyección inercial bajo el supuesto de que la producción de GEI no disminuya año con año (condición previsible cuando menos hasta el año 2030, de acuerdo con los escenarios previstos en la Cumbre de París).

A continuación se ejemplifican las temperaturas instantáneas y terminales de calentamiento a las cuales se encuentra expuesto nuestro planeta ante el efecto de los GEI. Las proyecciones no incluyen nuevos GEI que podrían desencadenar un mayor calentamiento y consideran una tendencia lineal en el incremento anual de producción de GEI. De acuerdo con el WWF (2010), existen, a partir de la situación actual, futuros límites críticos de la temperatura que tendrán consecuencias específicas. De acuerdo con otras investigaciones e hi-

2100

10

206 0

12

pótesis, un incremento adicional del calentamiento podría causar los efectos que se describen en la tabla 1, donde se presentan valores calculados en forma lineal a partir de los incrementos de concentración de CO2 y su correlación lineal con los incrementos de temperatura, según información del Banco Mundial (2018).

Si bien existen algunos esfuerzos mundiales para disminuir la emisión de GEI, también es evidente la gran dificultad general de modificar usos, costumbres, cultura y patrones económicos que en la mayoría de los países, hasta hoy, mantienen año con año en aumento la producción de GEI. En seguida se resumen los efectos tendenciales que podría tener el incremento en la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera.

Los GEI acumulados en la atmósfera tardarán cientos de miles de años en absorberse por el ambiente en forma natural, por lo cual el calentamiento es un fenómeno prácticamente irreversible.

A la emisión de GEI se añade el fenómeno de explosión demográfica, que a partir del decenio de 1960 ha acelerado la producción de estos gases, principalmente a través de la generación de energía eléctrica mediante combustibles fósiles.

El científico Stephen Hawking sugirió la búsqueda de otros mundos habitables, al identificar que la sobrepoblación, junto con el consumo extremo de energía,

+1 +3. .4 ºC 5 ºC

Incremento de temperatura (°C) 14

En reservas fósiles probadas, 745 gigatones

+0 .87 1.5 ºC ºC En combustibles disponibles, 340 gigatones

Límite Acuerdo de París

Fuente: Elaboración propia a partir de un análisis prospectivo al año 2100, con las tendencias inerciales en la producción de GEI, asociado a información de WWF y We Love Cities (2018).

Figura 7. Efectos probables por aumento de la emisión de gigatones de CO2 a la atmósfera.

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Cambio global de temperatura superficial (°C)

6.0

4.0

Incremento de temperatura en el periodo 2081-2100 en un escenario de altas emisiones RCP8.5 Cambio de temperatura promedio global modelado para escenario con altas emisiones RCP8.5

2.0

Incremento de temperatura en el periodo 2081-2100 en un escenario de bajas emisiones RCP2.6

Temperatura promedio global modelada para escenario con bajas emisiones RCP2.6

0.0

–2.0 1900 1950 2000 2050 2100 Año Fuente: PICC, 2014.

0

–1

–2

1

2

4

7

11 °C

–1.5

–0.5

0.5

1.5

3

5

9

Figura 8. Variación de temperaturas para un escenario con acciones de solución (azul) y sin ellas (rojo). convertirían a la Tierra en una bola de fuego para el año 2600, con temperaturas de hasta 460 grados Celsius.

La emisión de GEI se inició hace más de dos siglos; sin embargo, no fue hasta el siglo XX que la magnitud de estas emisiones superó la capacidad ambiental para absorberlos, debido en parte a la creciente tala forestal en el planeta, que ha disminuido la capacidad de la vegetación para absorber el CO2 por medio de la fotosíntesis.

Desde que se inventaron las máquinas de combustión interna se sospechó de su influencia en el calentamiento global; sin embargo, fue a partir de 1979 cuando inició la periódica convocatoria de cumbres internacionales que identificaron al calentamiento global primero como un problema importante para el ambiente, y recientemente como un riesgo indudable que amenaza el futuro de la humanidad, junto con las armas de destrucción masiva. Hasta hoy se han llevado a cabo 14 cumbres internacionales para tratar este tema, siendo las últimas tres las más

30

Energía

China Otros

Industria Emisiones totales

Energía ía Energ rgía Ene rgía Ene

Irán o Méxicsia e n o Ind rasil B Japón

10 mayores

EUA Energía

Rusia India

Energía

Agricultura

Unión Europea

Energía Energía

Energía

Fuente: WRI, 2017.

Figura 9. Lugar de México entre los países productores de GEI.

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Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

3.2 4,2 12.1

35.1

13.4

32.0

Transporte Generación eléctrica Industria Otras industrias energéticas* Residencial Comercios, agricultura y servicios

* Principalmente refinación.

Fuente: Elaboración propia con datos de IEA, 2017.

Figura 10. Origen de CO2 por sector en México (2016). importantes, al reconocer que los compromisos necesarios para frenar el cambio climático enfrentan importantes obstáculos políticos en el ámbito internacional, y al establecerse que lo que hagamos en años inmediatos determinará el futuro de la vida en nuestro planeta.

En el año 2015 se llevó a cabo la Cumbre de París, la más importante hasta hoy, donde los países incluidos firmaron un acuerdo para disminuir el ritmo de aumento del calentamiento global. Los compromisos adoptados por México, para alcanzarse en el año 2030, lucen a simple vista inalcanzables, dada la limitada y deficiente gobernabilidad, así como la incapacidad institucional para promover y hacer cumplir las metas acordadas: 1. Obtención de una tasa de deforestación cero 2. Garantía y monitoreo del tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales en asentamientos humanos mayores de 500,000 habitantes 3. Recuperación y uso de metano en plantas de tratamiento de aguas residuales y rellenos sanitarios municipales 4. Tecnificación del campo mexicano e instalación de biodigestores en granjas agropecuarias y recuperación de los pastizales 5. Homologación de la normatividad ambiental para vehículos y tener gasolinas y diésel de ultrabajo azufre 6. 50% de reducción de emisiones contaminantes (vs. año 2000) 7. 25% menos emisiones de compuestos de efecto invernadero 8. 43 de cada 100 fuentes de energía serán limpias 9. Eliminación de 25 de cada 100 fugas y quemas controladas de metano El listado anterior empieza con los compromisos asociados al manejo del agua, ya que el presente trabajo se

relaciona principalmente con el tema del agua; conviene destacar la importancia del manejo sustentable de cuencas, el tratamiento de agua residual y el uso eficiente del agua en la agricultura.

Para cumplir los compromisos es necesario promover políticas de “ecología profunda” que antepongan la conservación ambiental a otros intereses. Esto implica modificar la forma de vida, las costumbres y los rasgos culturales, y depende básicamente de fortalecer la gobernabilidad en esta materia.

Hasta hoy, el PICC considera probable que las temperaturas en el año 2100 no superen los 3 °C en relación con el periodo 1850-1900. El alcance de 2 °C es una condición inminente.

Se requieren reformas estructurales de gran calado que antepongan la responsabilidad para frenar el calentamiento global, con los recursos requeridos para dicho fin. Estas medidas deben adoptarse como parte de un modelo económico mundial que permita esquemas de competencia equitativos. Puesto que el compromiso acGEI (en gigatoneladas equivalentes de CO2) Energía

Industria

Construcción

Transporte

Agricultura y usos del suelo

Otros +17%

60

ial

nc

+24%

e nd

Te

49

+5%

50

56.7

nes

ccio

a Con

+14% 40

+21%

40

38 33

30

20

27

Estimación de crecimiento de las emisiones según los compromisos de reducción que han presentado los gobiernos de 150 países Si no se asumiera ningún compromiso, el incremento sería de un 29%

10

0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Fuente: imco.org.mx

Figura 11. Historial de emisiones antropogénicas globales de CO2 desde los setenta y tendencia actual.

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Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

Huracán mayor Categorías 3, 4 y 5

Categoría 5

Núm. huracanes 7 6 5 4 3.1

3 2 1

Tendencia 1.3

0 1900 1925 1950 1975 2000 Fuente: Figueroa y Zafra (2018).

Figura 12. Historial de huracanes. tualmente representa una merma para diversos procesos productivos, la responsabilidad no ha sido asumida por muchos países, y en el llamado “tercer mundo” las necesidades básicas de cada día y la externalización de costos productivos hacia un impacto ambiental constituye una práctica difícil de evitar; no existe, pues, un modelo productivo definido para el corto plazo que permita asumir oportunamente las estrategias necesarias ante este reto.

México ocupa el lugar número 9 entre los 10 países que emiten más GEI, los cuales aportan en conjunto el 70% de todas las emisiones globales. El principal origen de GEI corresponde a la generación de energía. Dos terceras partes de las emisiones de CO2 en México provienen del transporte y la generación eléctrica.

Mientras la producción de GEI continúe en aumento, el calentamiento global aumentará exponencialmente, ya que la concentración de estos gases en la atmósfera es acumulativa, y su efecto total no es inmediato.

Los riesgos de impactos totales en escala global son de carácter moderado para un calentamiento adicional menor a 2 °C, pero si este fenómeno supera los 3 °C, se anticipa una pérdida amplia de biodiversidad, con destrucción conexa de bienes y servicios ecosistémicos; la complejidad de dicho escenario ofrece pocas estimaciones cuantitativas de sus efectos probables.

Ante esta situación, el escenario tendencial tiene una máxima importancia, ya que es el más probable, y frenar su adversa tendencia depende de capacidades internacionales ausentes hasta hoy. A su vez, muestra la importancia de actuar urgentemente para frenar el calentamiento global.

Puede ser que en las décadas próximas los avances tecnológicos favorezcan una disminución en la pro-

32

ducción anual de GEI, de manera que las condiciones inerciales sean atenuadas; sin embargo, la capacidad actual contaminante puede llevarnos a escenarios de calentamiento cada vez más desbocado.

De acuerdo con el PICC, en todos los escenarios de emisiones evaluados las proyecciones señalan que la temperatura seguirá en aumento a lo largo del siglo XXI. Es muy probable que las olas de calor ocurran con mayor frecuencia y duren más, y que los episodios de precipitación extrema sean más intensos y frecuentes en muchas regiones. Los océanos continuarán calentándose y acidificándose, y el nivel medio global del mar se mantendrá en ascenso.

Se anticipa una problemática en la producción de alimentos. En los últimos años se incrementó mundialmente la población con problemas de alimentación, lo cual se atribuye, en parte, a sequías e inundaciones en zonas agrícolas, y esto, en parte, al calentamiento global.

Muchos efectos del cambio climático continuarán durante siglos. Los riesgos de cambios abruptos o irreversibles aumentan de manera proporcional a la magnitud del calentamiento.

El calentamiento global incrementa la energía en la atmósfera, la humedad y la evaporación, y esto hace crecer la velocidad en corrientes de chorro y la frecuencia con la que acontecen huracanes más intensos. De los 20 huracanes más desastrosos desde 1900 hasta 2017, 15 ocurrieron en el siglo XXI. De acuerdo con los registros históricos, en el año 2015 se presenció el huracán más fuerte registrado en el mundo. El huracán Patricia arribó a las costas de México, afortunadamente a sitios con poca población, pero con una fuerza devastadora.

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posteriores sobre la vida pueden ser fatales. En los párrafos anteriores no se mencionan los efectos de los GEI en la acidificación de la lluvia, cuerpos de agua y océanos, que de igual forma representan consecuencias de la creciente emisión de GEI.

Más húmedo

Evaporación oceánica

Más seco y dle Más húmedo a H Más seco Más húmedo

Resultados y discusión

Fuente: PICC, 2013.

Figura 13. Mapa con variaciones de humedad esperadas ante el calentamiento global. ¿Cuánto cuesta detener el cambio climático? Numerosas actividades humanas que es preciso modificar no representan un costo, pero en muchas más se requiere un sobrecosto en ciertos procesos, lo cual, en los países emergentes y pobres, resulta de muy difícil implementación por ausencia de conocimiento, gobernanza y voluntad. Por ello, parece que hasta hoy la humanidad no se inclina por asumir este costo.

La actual administración de Estados Unidos no está dispuesta a asumir tales responsabilidades. De cualquier manera, el costo de detener el proceso de calentamiento global debe comprenderse como una inversión para alcanzar y proteger condiciones sostenibles de vida, que igualmente son fundamentales para la economía, la cual carecería de sentido si la vida fuera insostenible. ¿Cuánto cuesta no detener el cambio climático? Si bien el monto económico es sin duda excesivo, puede decirse con certeza que en el corto plazo dicho costo puede traducirse en dinero, pero en el largo plazo, los efectos irreversibles serán incosteables, y los impactos

La humanidad debe hacer valer la razón y estar dispuesta a pagar el precio de un desarrollo sustentable, que exige un mayor compromiso en nuestra forma de vida, nuestros hábitos y la capacidad de asegurar los recursos para revertir las actividades que acentúan la degradación y ejecutar aquellas que ofrecen una regeneración.

La ingeniería y la hidráulica deben también aceptar esta realidad y la responsabilidad que conlleva.

Proyecciones tendenciales Ante la tendencia actual, el ciclo hidrológico en latitudes tropicales se verá afectado por un clima propio de un mundo con mayor temperatura, donde la atmósfera acumulará mayor humedad y las sequías aumentarán su duración y severidad. Esto ocurrirá junto con una mayor demanda de agua, un aumento de intensidad de precipitación durante tormentas extraordinarias y la disminución de precipitación pluvial, con una disminución de escurrimiento y recarga de acuíferos.

La humedad en el planeta se incrementará; sin embargo, las zonas tropicales presentarán una disminución en la precipitación.

Durante el siglo XX el nivel del mar se incrementó en 15 cm; durante el periodo 1990-2010, se incrementó 6.4 cm; es decir, el ritmo se ha duplicado. Este fenómeno ocurre tanto por el deshielo de glaciares, principalmente en el Polo Norte, como por dilatación térmica de los

Tabla 2. Efectos tendenciales del calentamiento global para la República mexicana Variable

Fenómenos asociados

Temperatura

Precipitación

Incremento del nivel medio del mar

Variación esperada

Unidad

Magnitud

Fuente de información

0.80

IPCC

Temperatura

Incremento

°C

Sequías

Incremento en duración

%

40

IPCC

Evapotranspiración

Incremento

%

2

IMTA

Precipitación

Disminución

%

3.4

WWF

Huracanes

Incremento de intensidad

%

13

WWF

Tormentas

Incremento de intensidad

%

10

IPCC

Ascenso durante siglo XX

cm

15

Rodríguez, 2017

1990-2010

cm

2019-2050 tendencial lineal

cm

Nivel medio del mar

6.4

Rodríguez, 2017

25

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WWF

33

Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

Tabla 3. Acciones clave ante los efectos del cambio climático en el año 2050 Variable

Acción general

Acciones específicas

Anticipar el incremento esperado de demanda de agua para distintos usos

Actualizar los programas de acción contra las sequías anticipando mayor severidad y duración de éstas.

Incremento de temperatura

Identificación de cultivos vulnerables a incremento de temperaturas máximas, para aumentar seguros contra siniestros e instaurar prácticas de agricultura protegida y otras medidas dirigidas a proteger la supervivencia y el rendimiento.

Asesoramiento anual a productores, en función de condiciones climáticas observadas.

Dar al agua su valor e implementar acciones estratégicas para recuperar el equilibrio en cuencas y acuíferos. Si se carece de una condición de equilibrio, será imposible hacer frente a los efectos de un incremento en la intensidad de las sequías o a mayores temperaturas.

Iniciar en cuencas y acuíferos con disponibilidad.

Precipitación

Promover la creación de reservas de agua superficial y subterránea.

Proseguir con cuencas y acuíferos en desequilibrio a través de programas de implementación gradual que establezcan una política de aprovechamiento “holgada” y flexible ante posibles impactos, tanto de fenómenos extremos como del calentamiento global.

Pronóstico de disponibilidad de agua en cuencas y acuíferos a partir de tendencias definidas de variación de precipitación e incremento de temperatura.

Actualización continua de disponibilidad oficial en cuencas y acuíferos.

Definición de criterios para el diseño de obras, así como para la delimitación de zonas federales.

Pronóstico en cambio de intensidad y periodo de retorno en tormentas.

Conferir al ordenamiento territorial hídrico la importancia que tiene para lograr la protección contra inundaciones.

Prevención del impacto hidráulico en la desembocadura de ríos.

Incremento del nivel del mar

Anticipación de efectos por salinización de acuíferos y estuarios.

Anticipación de riesgos por inundación en localidades vulnerables a marejadas, huracanes, y al incremento del nivel medio del mar.

Basada en recomendaciones del PICC, estrategias del Plan Nacional Hídrico y estimación del efecto del cambio climático en la variación de parámetros de fenómenos extremos enfocada en la República mexicana.

mares. El incremento de los niveles del mar afectará el funcionamiento hidráulico de cauces en su desembocadura y originará un creciente riesgo por inundación de litorales.

La situación de cuencas y acuíferos en desequilibrio tiende a agravarse. Su oferta renovable de agua disminuirá. El rendimiento agrícola decrecerá, aumentarán procesos de erosión en cauces, y se incrementará el riesgo de inundaciones durante lluvias extraordinarias.

Es oportuno implementar acciones correctivas ante el cambio climático, y preventivas para anticipar los efectos de este fenómeno.

De acuerdo con las tendencias actuales, los efectos esperados en México para el año 2050 se observan en la tabla 2.

Para el año 2050, con la tendencia actual, se anticipa un incremento de 25 cm en el nivel del mar. A partir de ello, se prevén los siguientes problemas: • Incremento de erosión en litorales • Inundación de humedales • Contaminación de acuíferos costeros por intrusión salina • Contaminación de suelo agrícola en litorales • Pérdida de hábitat de peces, pájaros y plantas

Implicaciones en el manejo del agua en México

En la tabla 3 se resumen las principales acciones adaptativas, previstas para el sector hídrico en México, en un horizonte al año 2050.

En la actualidad, las emisiones de GEI que se generan cada año tienen un récord máximo histórico y van en aumento. Los pronósticos no son alentadores, y es por ello que el creciente calentamiento global es una condición que causará cambios con efectos parcialmente predecibles en la hidrología.

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Recomendaciones 1. El cambio climático global y el calentamiento global asociado son una realidad que incide en forma directa

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Implicaciones del calentamiento global en la vida y en el sector hídrico en México

en el ciclo hidrológico y en el actual y futuro papel de la ingeniería hidráulica en México y en el mundo.

2. El Acuerdo de París ha propuesto metas insuficientes para disminuir la producción de GEI desde hoy hasta el año 2030; sin embargo, su cumplimiento desacelerará el ritmo con el cual la humanidad incrementa cada año la producción de estos gases. Es imperativo que nuestro país, que es el noveno productor mundial de dichos gases, cumpla con sus compromisos en esta materia.

3. Entre las actividades para frenar el calentamiento global que competen a la ingeniería hidráulica se encuentran: a. Reconocer el manejo de cuencas como una acción favorable tanto al ciclo hidrológico como a la protección de bosques y superficies vegetales, indispensables para la captura de carbono. Es por ello necesario terminar con la tala de bosques en México y proceder con programas de restauración de cuencas hidrológicas. b. Contar con una planeación energética de infraestructura hidráulica, con privilegio a esquemas que minimicen el uso de energías provenientes de combustibles fósiles y maximicen el uso de energías limpias. c. Promover, junto con el sector agropecuario, un freno al crecimiento de superficies de producción de forrajes para ganado ovino que han contribuido tanto a la sobreexplotación como a la emisión de metano. d. Cumplir con la captura de metano en plantas de tratamiento.

4. Entre las actividades adaptativas ante el cambio climático global destacan: a. Propuesta de soluciones hidráulicas ante el incremento del nivel medio del mar, con posibles medidas de ordenamiento territorial, así como propuesta de obras de protección contra inundaciones provenientes del mar. b. Previsión de huracanes de mayor intensidad con implicaciones en las cuencas costeras, vulnerables a un mayor riesgo de inundación. c. Previsión de precipitaciones con mayor intensidad que causarán gastos máximos mayores que los actualmente calculados para distintos periodos de retorno. d. En la zona norte del país, la disminución de la precipitación y el incremento de la demanda de agua dificultarán el abastecimiento. e. Disminución de precipitación en la zona sureste del país, que causará impactos ambientales. f. Actualización de criterios de diseño de obras hidráulicas y de políticas de manejo de fuentes de abastecimiento para hacer frente a sequías más severas.

g. Identificación de estuarios y ecosistemas vulnerables al incremento del nivel medio del mar, así como de posibles obras de protección para ellos. h. Definición de medidas de protección para los acuíferos costeros contra la intrusión marina debida al incremento del nivel medio del mar. i. Diseño de obras hidráulicas de protección contra el oleaje ante una creciente dimensión de las olas.

5. Es imperativo reconocer la urgencia de fortalecer la capacidad de organización y compromiso para hacer frente al cambio climático global, para proteger tanto al planeta como la vida de sus habitantes Referencias Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos, NASA, y Goddard Institute of Space Studies. GISS Surface Temperature Analysis (v3). Disponible en: https://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/ Banco Mundial (2018). Emisiones de CO2. Disponible en: https://datos.banco mundial.org/indicador/EN.ATM.CO2E.KT Clima Central (2017). Earth day. Disponible en: https://www.climatecentral.org/ outreach/alert-archive/2017/2017_4.19_EarthDay-Spanish.php?market=DC Figueroa, Javier, y Mariano Zafra (2018). 118 años de huracanes: cada vez son más frecuentes, más intensos y más destructivos. Disponible en: https:// www.univision.com/noticias/medio-ambiente/huracanes-cada-vez-masfrecuentes-mas-intensos-y-mas-destructivos Fondo Mundial para la Naturaleza, WWF (2010). Impactos y vulnerabilidad al cambio climático en México.

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Mexico 2017.

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ARTÍCULO DE DIVULGACIÓN

Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional La generación hidroeléctrica es una de las opciones más atractivas de energía limpia entre los esquemas existentes, por su alta flexibilidad de operación, su amplio ciclo de vida y el balance que brinda para la integración de fuentes intermitentes; permite la integración de otras fuentes renovables para impulsar una autosuficiencia energética nacional. Sin embargo, se requiere un cambio en la matriz del desarrollo hidroeléctrico nacional, enfocado en el desarrollo de la pequeña generación, la modernización de centrales, el equipamiento en embalses existentes y el desarrollo de sistemas de almacenamiento por bombeo, entre los más importantes, atendiendo principios de sostenibilidad ambiental y viabilidad social, en un nuevo marco de gobernanza dentro del trinomio agua-energía-alimentación.

E

n sistemas bien planificados y como proyectos multipropósito, la generación hidroeléctrica ofrece importantes beneficios complementarios, como el desarrollo de las comunidades en la zona de influencia de los proyectos, el control de avenidas ante riesgos meteorológicos, la localización estratégica

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de reservas hídricas y la derrama económica local. Asimismo, el esquema energético nacional establece el cumplimiento del 50% de las metas de energías limpias en el año 2050, de acuerdo con lo establecido en la Ley General de Cambio Climático, donde se menciona además la energía hidroeléctrica como un im-

Ana Alicia Palacios Fonseca Especialista en Hidráulica. Subcoordinación de Planeación Hídrica. Coordinación de Hidrología. IMTA

Néstor Peña García Estudiante de Posgrado en Ingeniería Hidráulica. Universidad Nacional Autónoma de México.

Alberto Güitrón de los Reyes Subcoordinador de Planeación Hídrica.

Coordinación de Hidrología, IMTA.

Mario López Pérez Coordinador de Hidrología. IMTA.

portante detonador de mitigación y adaptación ante el cambio climático; por su parte, la Ley de Transición Energética (LTE) promueve tres objetivos principales: 1. Aprovechamiento sustentable de la energía.

2. Incremento gradual de las energías limpias.

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Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

3. Reducción de la generación de emisiones contaminantes en el corto, mediano y largo plazo para impulsar un futuro bajo en carbono.

Actualmente, de entre las tecnologías consideradas limpias y renovables, la generación hidroeléctrica tiene un claro predominio internacional; su planeación se encuentra fundamentada en el desarrollo tecnológico, la innovación y la colaboración nacional e internacional. En nuestro país existen diferentes actores de la academia, institutos de investigación, desarrollo e innovación (ID+i), iniciativa privada y profesionistas independientes con interés en el tema de la generación hidroeléctrica y que suelen aplicar sus esfuerzos en forma aislada en función de sus áreas particulares de interés; a la fecha no se sabe de la existencia de un grupo integrador de esos esfuerzos y, en consecuencia, de un programa multidisciplinario e interinstitucional de análisis, planeación e implementación de acciones estratégicas de mediano y largo plazos.

El Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) y el Instituto Nacional de Electricidad y Energía Limpias (INEEL) han llevado a cabo diversas acciones que promueven la creación de un Centro Mexicano en Innovación de Energía Hidroeléctrica (Cemie-Hidro). En 2017 se llevó a cabo el primer simposio “Retos y oportunidades de la generación hidroeléctrica”, en el que participaron 22 expertos en aspectos técnicos, sociales, ambientales y del mercado eléctrico, así como casi 300 especialistas. Recientemente, en noviembre de 2018, se realizó la Primera Reunión de Expertos en Hidroenergía, a la cual concurrieron aproximadamente 60 especialistas para intervenir en tres mesas de análisis: “Investigación, desarrollo tecnológico e innovación en diversos esquemas

de aprovechamiento hidroeléctrico”; “Seguridad hídrica, medio ambiente y sociedad”, y “Participación en el MEM (mercado eléctrico mayorista), desarrollo de la industria nacional y formación de capacidades”. Como resultado de esta última mesa y de las diversas acciones que conjuntamente con la Secretaría de Energía (Sener) se han llevado a cabo, se formuló el documento “Posibilidades de desarrollo de la generación hidroeléctrica”, el cual permitirá aportar al sector agua y energía, en el corto y mediano plazo, líneas de acción viables para hacer frente al desarrollo hidroeléctrico nacional.

Anteriormente, la Sener ha promovido el establecimiento de estas alianzas para el cumplimiento de las metas de desarrollo de las energías limpias a través del Cemie-Solar, Cemie-Eólico y Cemie-Océano, entre otros, para la vinculación y expansión del tejido científico-tecnológico-empresarial en México. Un Cemie-Hidro contribuiría a fortalecer las políticas energéticas e hídricas del país integrando, ampliando y mejorando la eficacia de la planificación y el desa1. Investigación y desarrollo tecnológico para la innovación Nuevas centrales de generación: con embalse y a filo de agua (hidrocinéticas) Equipamiento en infraestructura hidráulica existente Modernización y repotenciación de centrales de generación Almacenamiento de energía por bombeo hidráulico

rrollo del sector, y coadyuvando en las políticas sectoriales: fortalecería el manejo adecuado de los riesgos en la evaluación de proyectos hídricos y planes de energía, con un manejo hidrológico adecuado en las diversas cuencas, y mejoraría las condiciones del mercado eléctrico incentivando los modelos de negocio, con lo cual coadyuvaría a disminuir el diferencial de costo entre las tecnologías del sector eléctrico.

Cemie-Hidro Mediante el Cemie-Hidro se propone desarrollar la generación hidroeléctrica a partir de tres grandes temas de análisis: investigación y desarrollo para la innovación; seguridad hídrica, medio ambiente y sociedad; y regulación y participación en el MEM. Éstos, a su vez, se implementan transversalmente en cuatro esquemas de aprovechamiento: 1) nuevas centrales de generación (mini, micro, pequeñas y grandes centrales); 2) equipamiento en infraestructura hidráulica existente; 3) modernización y repotenciación; 4) almacenamiento por bombeo hidráulico.

2. Seguridad hídrica, medio ambiente y sociedad En el contexto de la seguridad hídrica En la sustentabilidad del medio ambiente Sociedad y desarrollo regional

3. Regulación y participación en el mercado eléctrico Normatividad y regulación del sector: gobernanza Financiamiento y comercialización Industria nacional en el sector hidroeléctrico Modelos de negocio para el sector Desarrollo de capacidades humanas y difusión

Figura 1. Oportunidades de desarrollo de la generación hidroeléctrica en México a través del Cemie-Hidro.

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Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

110°0’0’’ W

100°0’0’’ W

N

90°0’0’’ W O

Estados Unidos de América

E

30°0’0’’ N

S Estados Unidos de América

25°0’0’’ N

Océano Pacífico

Golfo de México Centroamérica

Infraestructura hidráulica total existente en el país Golfo de México

20°0’0’’ N

Simbología Infraestructura hidráulica existente Océano Pacífico

15°0’0’’ N

Fuente: Cenapred.

Centroamérica

480 240 Kilómetros Proyección: Universal Transversal de Mercator.

120

0

720

Figura 2. Infraestructura hidráulica existente con uso para riego y con posibilidad de equipamiento para generación hidroeléctrica.

Retos de la generación hidroeléctrica Para lograr lo anterior es importante conocer los retos que enfrenta el sector hidroeléctrico en nuestro país.

Entre los principales se pueden citar los siguientes: • Alta competitividad económica de nuevas tecnologías de generación que hacen uso de fuentes renovables.

• Percepción negativa y rechazo social a proyectos por parte de algunos sectores.

• Falta de cobertura y capacidad de las redes eléctricas.

• Poco atractivo en los ingresos por capacidad y bajo diferencial en precios de generación de base y de punta.

Oportunidades Las oportunidades de desarrollo del sector deben estar encaminadas a fortalecer la factibilidad técnicoeconómica de esta opción de gene-

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ración, en el entorno de un mercado eléctrico de alta competencia entre las diferentes opciones tecnológicas para generación de energía. La implementación de líneas de trabajo en ID+i debe orientarse a conseguir efectos tangibles en la rentabilidad, certidumbre, sustentabilidad y diversidad de las opciones de inversión en generación hidroeléctrica.

Se requieren esquemas de explotación con expectativas de rentabilidad y bajos impactos sociales y ambientales, principalmente la implementación de centrales socialmente aceptables y ambientalmente amigables a través de mini, micro y pequeña generación, con enfoque en la generación local de energía y una alta socialización de los proyectos. Asimismo, se impulsa la explotación de externalidades positivas mediante proyectos multipropósito con nuevos esquemas de planeación y diseño fundamentados en el trinomio agua-energía-alimentación, y la revisión de la partici-

pación dentro del nuevo MEM, entre los temas más importantes.

Esquemas de aprovechamiento Se plantean líneas de investigación y desarrollo tecnológico aplicables por cada tipo de aprovechamiento, con fundamento en las necesidades identificadas en el sector nacional y en la planeación, así como otros mapas de ruta en el contexto internacional (Roadmap del Departamento de Energía de EUA, 2016).

Los esquemas de generación de energía hidroeléctrica o de aprovechamiento hidroeléctrico considerados con potencial de resultar competitivos en el mercado se describen en los siguientes apartados.

Nuevas centrales de generación: con derivación y a filo del agua Se refiere al estudio de nuevas centrales de generación hidroeléctrica con

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Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

capacidad instalada menor o igual a 30 MW, con aportes importantes en la generación distribuida y el acceso a la energía eléctrica en zonas aisladas, sin efectos sociales y ambientales propios de las grandes centrales.

Este tipo de centrales, por sus dimensiones y características, no tienen los importantes efectos sociales y ambientales propios de las grandes centrales, y esto amplía considerablemente la posibilidad de lograr la licencia social para la concreción de las inversiones. Más aun, el planteamiento adecuado e incluyente de este tipo de proyectos puede fortalecer un cambio en la percepción social respecto de los proyectos hidroeléctricos. Los temas identificados con importancia a desarrollar dentro de la investigación y desarrollo tecnológico son: a. Estudio y desarrollo de metodologías óptimas para la identificación y cuantificación del potencial hidroeléctrico.

110°0’0’’ W

b. Desarrollo de herramientas para la evaluación preliminar de proyectos. c. Asimilación de tecnologías y fabricación 100% nacional de equipos y componentes para micro, mini y pequeñas centrales. d. Integración de tecnologías para suministro de energía y agua en comunidades aisladas. e. Investigación y estudios de centrales hidrocinéticas: a filo del agua, con turbinas bulbo y de bajo impacto ambiental.

Equipamiento en infraestructura hidráulica existente Se refiere al equipamiento de instalaciones no concebidas originalmente para la generación de energía eléctrica, como obras hidroagrícolas, presas de almacenamiento, derivadoras y canales de riego, entre otras, según las condicionantes económica, social y ambiental para disponer de una cartera de posibles proyectos en los que el componente que se requiere 100°0’0’’ W

agregar es sólo la obra de generación y la de transmisión eléctrica, lo que redunda en un costo menor.

De acuerdo con datos del Sistema de Seguridad de Presas de la Comisión Nacional del Agua, hay 4,903 estructuras hidráulicas, y se estiman susceptibles de generación hidroeléctrica 2,917 estructuras, principalmente aquellas que cuentan con obra de toma (obras hidroagrícolas, como riego y agua potable). Este tipo de proyectos tiene la ventaja de los bajos impactos sociales y ambientales, por tratarse sólo del equipamiento a instalaciones existentes, y establecen como caudal de generación el disponible para su uso en riego o abastecimiento: se identifican 54 distritos de riego (DR) con posibilidad de equipamiento para generación. Los actores son las pequeñas empresas o microindustrias, así como cooperativas de usuarios.

Se trata de impulsar el autoabastecimiento junto con inversionistas N

90°0’0’’ W O

Estados Unidos de América 30°0’0’’ N

Océano Pacífico

Golfo de México Centroamérica

25°0’0’’ N

Infraestructura hidráulica existente con potencial: pequeña, mini y microgeneración y distritos de riego

Golfo de México 20°0’0’’ N

Simbología Infraestructura hidráulica existente Distritos de riego Fuente: Cenapred, Conagua.

Océano Pacífico 15°0’0’’ N

E

S Estados Unidos de América

Centroamérica

480 240 Kilómetros Proyección: Universal Transversal de Mercator.

120

0

720

Figura 3. Infraestructura hidráulica existente con potencial: pequeña, mini y microgeneración, y distritos de riego.

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Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

1960 1940 1920 1900

Se refiere a las centrales actuales que pueden superar los 100 años en sus obras civiles y 50 años en sus equipos electromecánicos, lo que ocasiona que operen con bajas eficiencias.

De las 101 presas de generación, tanto de la CFE como de privados, entre grandes y pequeñas de capacidad instalada, se ha identificado que existen 54 presas con más de 50 años de operación. Con este esquema se permitiría incrementar la capacidad de generación para resultar competitivos. Este esquema no sólo implica un cambio en el equipamiento electromecánico, sino una nueva operación y planeación de la infraestructura donde haya un mejor aprovechamiento de las obras y las

1200

354

5 1 2 9 1 14 10 8

51 23

2 19 1 0 2 32 15

60

10 15 4 8 0

26 26 26

80

5

135 70

30 21 2 0 18

Presas mayores a 50 años Capacidad instalada

Figura 4. Centrales actuales mayores de 50 años.

40

1200 1000 800 600

200

Central Portezuelos I La Laguna Umécuaro Generadora Fénix S.A.P.I. de C.V., central Necaxa Los Reyes La Boquilla Generadora Fénix S.A.P.I. de C.V., central Tepexic Tamazulapan Ing. Andrew Weiss (La Colina) San Pedro Porúa Itzícuaro Generadora Fénix S.A.P.I. de C.V., central Lerma La Rosetilla Tuxpango Der. El Durazno Bombana Bartolinas Jumatán Der. Puente Grande Micos Salvador Alvarado (Sanalona) El Encanto Zumpimito Colimilla Central Santa Bárbara Texolo Álvaro Obregón Electroquímica Chapultepec Schpoiná Falcón Generadora Fénix S.A.P.I. de C.V., central Patla El Cóbano Adolfo Ruiz Cortines (Mocúzari) Minas Tacopan Colotlipa Der. Tuxpan Temascal II Chilapan Canseco Der. Tepetapan Mazatepec Cupatitzio Luis M. Rojas (Intermedia) Central El Infiernillo Plutarco Elías Calles (El Novillo) Manuel M. Diéguez (Santa Rosa) Ambrosio Figueroa José Cecilio del Valle Central Portezuelos II Der. Atexcaco Camilo Arriaga (El Salto II)

2 5 0 16 5 25 15 2 3 3 1

35 10 36 18

1400

400 220

1880 1860

condiciones naturales existentes. La modernización también debe considerar la sobreelevación de varias presas, estudios de azolvamiento y la revisión y actualización de las políticas de operación actual.

Se puede además repotenciar implementando generación mediante turbinas a filo del agua en las zonas de desfogue de las presas, de manera que el caudal turbinado se siga aprovechando al máximo con un menor impacto ambiental y social.

La repotenciación también incluye los sistemas híbridos, como la energía solar con posibilidad de instalarse en la infraestructura, el embalse o las zonas federales que ya se encuentran integradas en la obra. En un estudio reciente se identificó en México un potencial instalable de 18,422 MW en 182 embalses mediante paneles

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0

Capacidad instalada (MW)

Año de construcción de la central

1980

Modernización y repotenciación de centrales de generación

1898 1903 1904 1905 1913 1916 1923 1926 1927 1928 1929 1931 1931 1932 1940 1940 1940 1941 1945 1945 1948 1948 1949 1950 1951 1951 1952 1952 1952 1953 1954 1954 1955 1955 1956 1956 1957 1957 1959 1960 1960 1960 1962 1962 1962 1964 1964 1964 1964 1964 1964 1964 1966

privados y la empresa de operación de la energía y el mercado, un trinomio agua-energía-alimentación que cuenta con la infraestructura, los permisos, la concesión, los usuarios, los consumidores o centros de carga y la conexión a la red de distribución o transmisión, entre otros.

Los temas que se han registrado para desarrollarse dentro del CemieHidro son: a. Identificación y cuantificación del potencial de equipamiento de infraestructura existente. b. Identificación y mapeo de proyectos con rentabilidad y viabilidad social y ambiental. c. Estudios de equipamiento electromecánico. d. Estudios de mercado eléctrico para rentabilidad de proyectos de equipamiento en infraestructura.

Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

solares flotantes, y un potencial de 627 MW con paneles solares instalables en cortinas de 52 presas con las condiciones más adecuadas de irradiación solar.

Los temas a desarrollar dentro del Cemie-Hidro son: a. Identificación y cuantificación del potencial de modernización y repotenciación en instalaciones existentes. b. Desarrollo/asimilación de herramientas de hardware y software para la rehabilitación y optimación de la generación actual. c. Estudios de hidrología, geotecnia y estructuras de las presas a modernizar. d. Análisis de riesgo de presas. e. Identificación y cuantificación del potencial de generación híbrida solar-hidroeléctrica en instalaciones existentes. f. Estudio y actualización dinámica de las políticas de operación de las centrales en función de la máxima eficiencia hidráulica y energética esperada, así como de la seguridad hídrica de la presa. g. Actualización de los escenarios climáticos y los pronósticos climatológicos con afectaciones a obras hidráulicas. h. Optimación de las políticas de operación de los sistemas hidroeléctricos en cascada. i. Pruebas, fabricación y desarrollo de componentes electromecánicos nacionales. j. Estudios e identificación de sitios de generación a filo del agua. k. Estudios de integración de sistemas híbridos.

Almacenamiento de energía por bombeo hidráulico Con este esquema se permite la incorporación de fuentes intermitentes de energía, como es el caso de la solar y la eólica, amortiguando los transitorios en el suministro. Utiliza la

Figura 5. Paneles solares instalados en cortinas.

La propuesta de creación de un Centro Mexicano de Innovación de Energía Hidroeléctrica se plantea como un medio para incentivar proyectos y el desarrollo de herramientas tecnológicas innovadoras y de alto impacto en el sector hidroeléctrico, fomentar un uso sostenible del agua y la energía y hacer contribuciones importantes a la gobernanza del agua y la energía, asegurando la participación de la generación hidroeléctrica en el mercado eléctrico.

energía para el bombeo de agua en las horas de baja demanda (energía barata) y la generación en las horas de demanda máxima (energía cara).

Es una fuente de almacenamiento de energía que permite la estabilidad local o regional del sistema eléctrico.

El 99% de la capacidad de almacenamiento instalada en todo el mundo y que presta servicios a las redes eléctricas está conformada por centrales de bombeo.

La prospectiva de un mayor ingreso de fuentes intermitentes en los mercados internacionales se ve acompañada de un crecimiento muy importante de la capacidad de generación flexible, como la aportada por

los sistemas de almacenamiento por bombeo.

Los temas que pueden desarrollarse dentro del Cemie-Hidro son: a. Estudios de identificación del potencial de centrales de almacenamiento por bombeo de mediana capacidad (< 30 MW en modo de turbinado). b. Identificación de oportunidades para la instalación de sistemas híbridos fotovoltaico y eólico con almacenamiento por bombeo hidráulico. c. Colaboración con centros de investigación líderes en programas de ID+i relacionados con la disminución de los tiempos de respuesta en centrales de almacenamiento de energía por bombeo.

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Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

a. Planeación estratégica del sector agua y energía. b. Desarrollo de proyectos multipropósito: generación eléctrica, control de avenidas, riego y agua potable. c. Desarrollo de generación hidroeléctrica como seguridad hídrica en las regiones aisladas y marginadas. d. Revisión y diseño del marco normativo para mini y microgeneración. e. Estudios de cambio climático (sequías e inundaciones) en las zonas de proyectos nuevos y existentes. f. Evaluación de recursos hídricos disponibles.

Figura 6. Herramientas para la estimación de potencial de generación de almacenamiento de energía por bombeo hidráulico en Europa (Pumped Storage Tracking Tool, IHA 2017).

Seguridad hídrica, medio ambiente y sociedad Como temas transversales a las posibilidades de aprovechamiento hidroeléctrico se identifica la seguridad hídrica, la sustentabilidad ambiental y la viabilidad social. Las presas deben planearse como proyectos multipropósito con capacidad de proveer seguridad hídrica en varios sentidos: su-

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ministrar un caudal ambiental; mejorar la calidad del agua; recargar acuíferos; controlar avenidas y sequías; suministrar agua a la población, la industria y el turismo; proveer alimentos, pesca, agricultura y ganadería, recreación y desarrollo inmobiliario, además de almacenar energía.

Los temas de investigación identificados en seguridad hídrica son:

En materia ambiental, las políticas establecen improcedente supeditar la sustentabilidad ambiental de los proyectos a las necesidades de obtención de la energía, lo que obliga a la implementación del cuidado y preservación del medio ambiente como un objetivo superior desde la planeación y durante la ejecución y operación de esa infraestructura.

Los proyectos identificados en materia de medio ambiente son: a. Desarrollo del “Protocolo para la evaluación de la sustentabilidad de proyectos hidroeléctricos” para los diferentes esquemas de aprovechamiento con base en las mejores prácticas nacionales e internacionales. b. Análisis para la concepción e instalación de áreas ambientales especializadas en el desarrollo de proyectos hidroeléctricos. c. Herramientas de análisis de evaluación del potencial hidroeléctrico considerando todas las geobases de sitios ambientales en sus diferentes aspectos, además de los aspectos sociales y técnicos. d. Investigación y desarrollo en el área de hidroecología. e. Estudios de balance “generaciónmitigación” de los gases de efecto invernadero.

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Espacios de oportunidad para el desarrollo y la innovación en el sector hidroeléctrico nacional

RCP4.5

RCP6.0

Golfo de México

Golfo de México

Océano Pacífico

Atlas de vulnerabilidad hídrica en México ante el cambio climático Precipitación (%) 5 0 –5 –10 –15 –20 –25 –30 –35 Entidad federativa

Océano Pacífico

RCP8.5

Ensamble ponderado método REA Periodo 2015-2039

Golfo de México

Océano Pacífico

250

1,000

0

500 1,500 Kilómetros Proyección cónica conforme de Lambert

Figura 7. Proyección de porcentaje de cambio de precipitación. IMTA, 2015.

En el aspecto social, se tiene que plantear el proyecto hidroeléctrico como contribución a las posibilidades de vida en las diversas regiones, principalmente las aisladas, con beneficios locales tales como el desarrollo turístico, la incorporación de vías de comunicación y la generación de fuentes de trabajo antes, durante y después de la construcción del proyecto.

Algunos proyectos relevantes a desarrollar en el tema social son: a. Propuesta de un mecanismo independiente de evaluaciones de impacto y riesgo social. b. Metodologías y marcos normativos para el seguimiento y documentación de las tareas y compromisos en los ámbitos social, ambiental y de mitigación. c. Análisis de los protocolos internacionales de riesgo y adopción so-

cial para el desarrollo de proyectos hidroeléctricos. d. Documentación de las mejores prácticas.

Regulación y participación en el MEM Es importante, además, considerar el estudio de la regulación y participación de la hidroenergía en la reforma energética, y por lo tanto en las bases del mercado. El Programa de Desarrollo del Sector Eléctrico Nacional 2018-2032 (Prodesen) contempla una adición de 33 GW de tecnologías limpias entre 2015 y 2029, por lo que estas adiciones fortalecerán el cumplimiento de los objetivos en materia de energía limpia. Sin embargo, no existe un incremento en la participación del sector hidroeléctrico dentro del mercado, por lo que se requiere la definición e implementación de ac-

ciones que estimulen su desarrollo y crecimiento sostenible, como son: a. Diseño de mecanismos flexibles de participación de las hidroeléctricas en el mercado a través de subastas específicas por tipo de generación. b. Estudios de costos nodales con hidroeléctricas en todas sus escalas y tomando en cuenta los costos de construcción por tipo de presa (grande, pequeña, mini y micro). c. Desarrollo de metodologías e instrumentos para dar mayor agilidad y certidumbre al proceso de desarrollo de proyectos hidroeléctricos, considerando las fases de prospección, prefactibilidad, factibilidad, promoción, diseño, construcción, operación y mantenimiento. d. Revisión y propuestas de adecuación de las condiciones de participación en subastas y mercado spot.

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Web cila.sre.gob.mx/cilanorte Durante más de 120 años, México y Estados Unidos han encomendado a la Comisión Internacional de Límites y Aguas (CILA) la vigilancia y aplicación de los tratados y convenciones sobre límites y aguas, así como regular y ejercer los derechos y obligaciones asumidos bajo dichos tratados, para dar solución a las diferencias que puedan surgir como consecuencia de tales aplicaciones. La CILA ejerce esta responsabilidad a lo largo de su zona jurisdiccional fronteriza manteniendo una relación de respeto y entendimiento, y cultivando una mejor convivencia internacional, para así mejorar el bienestar de más de 12 millones de habitantes de la zona fronteriza.

La comisión es un organismo binacional integrado por una sección mexicana y una estadounidense, cada una de las cuales está dirigida por un comisionado ingeniero designado por el presidente de su respectivo país. Las oficinas centrales de la sección mexicana se encuentran en Ciudad Juárez, Chihuahua, y las de la sección estadounidense, en El Paso, Texas, siendo esta área el punto medio de la frontera México-Estados Unidos y la separación geográfica de la línea divisoria fluvial y la línea divisoria terrestre.

www.wearewater.org La fundación no lucrativa We Are Water (WAW) fue establecida en 2010 con el propósito de contribuir a la solución de problemas derivados de la falta de agua y saneamiento en el mundo.

WAW se dedica a desarrollar proyectos que garanticen el acceso a estos dos servicios en las áreas más empobrecidas del mundo, al tiempo que promueve una nueva cultura hídrica que permita el manejo sostenible de reservas y garantice el derecho humano universal al agua y el saneamiento.

En su primera década de existencia ha organizado 40 proyectos en 21 países, con los cuales ha ayudado a más de 540 mil personas.

La fundación es iniciativa de una empresa líder en espacios de saneamiento con presencia en más de 170 países, la cual sigue métodos amigables con el ambiente en sus procesos y en el desarrollo de sus productos. Este conocimiento reunido durante medio siglo es el que cimienta la actividad de la fundación.

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Figura 8. Primera Reunión de Expertos en Hidroenergía (26-28 noviembre de 2018). e. Conformación de alianzas multidisciplinarias con instituciones de investigación e ingeniería afines al aprovechamiento de generación hidroeléctrica para generar una red de talento humano.

Conclusiones La propuesta de creación de un Centro Mexicano de Innovación de Energía Hidroeléctrica (Cemie-Hidro) se plantea como un medio para incentivar proyectos y el desarrollo de herramientas tecnológicas innovadoras y de alto impacto en el sector hidroeléctrico, fomentar un uso sostenible del agua y la energía y hacer contribuciones importantes a la gobernanza del agua y la energía, asegurando la participación de la generación hidroeléctrica en el mercado eléctrico.

Esta propuesta identifica 124 proyectos de investigación y desarrollo tecnológico viables de desarrollarse a través de un Cemie-Hidro. Dichos temas son multidisciplinarios y son el resultado del análisis del sector y de las opiniones de expertos durante el primer simposio “Retos y oportunidades de la generación hidroeléctrica en México” organizado por las entidades promotoras en octubre de 2017, así como de los participantes de la primera Reunión de Expertos en Hidroenergía llevada a cabo del 26 al 28 de noviembre de 2018, cuyo objetivo fue definir las posibilidades

de desarrollo para potenciar la generación hidroeléctrica de nuestro país que permita ayudar a alcanzar las metas de energía limpia, con un sentido de responsabilidad social, ambiental, de rentabilidad y de desarrollo tecnológico e innovación que se requiere en el sector.

Se trata de un esfuerzo de varios años que ha sido impulsado por INEEL y el IMTA, con la participación y colaboración reciente del Instituto para las Pequeñas Centrales Hidroeléctricas de la República Popular China

Referencias Comisión Nacional del Agua, Conagua (2017). Sistema de Seguridad de Presas.

Hydropower Vision. A new chapter for America´s 1st Renewable Electricity Source. Disponible en: https://www.energy.gov/sites/prod/files/ 2018/02/f49/Hydropower-Vision-021518.pdf IMTA (2015). Atlas de vulnerabilidad hídrica ante el cambio climático.

IMTA (2017). Memorias del primer simposio “Retos y oportunidades de la generación hidroeléctrica”.

IMTA-INEEL (2017). Propuesta de creación de un Cemie-Hidro.

International Hydropower Association, IHA (2017).

Pumped Storage Tracking Tool.

Palacios F., Ana, et al. (2017). Bases para la creación de un Centro Mexicano en Innovación en Energía Hidroeléctrica (Cemie-Hidro). Primera parte: Infraestructura hidroeléctrica actual.

Primera Reunión de Expertos en Hidroenergía en México: “Posibilidades de desarrollo de la generación hidroeléctrica en México. IMTA. 2018.

Secretaría de Energía, Sener (2018). Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional, Prodesen 2018-2032.

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ENTREVISTA

Hacia una nueva ley en materia de agua en México

Legislar con la participación de todos los involucrados El trabajo para generar una nueva Ley de Aguas Nacionales que estamos realizando en el interior de la comisión busca ser incluyente y de apertura con todas las corrientes, formas de expresión y posturas, desde las más conservadoras hasta las más liberales, ya que uno de los principales objetivos de la modalidad de foros regionales y temáticos que estamos desarrollando es que todos los interesados en el sector hídrico se sientan incluidos. Por ello, la invitación a estos foros es completamente abierta para todas las personas, instituciones o asociaciones que tengan algo que decir en el campo de la legislación en materia de agua.

E

l agua, recurso estratégico de una nación e imprescindible para la vida, tiene en México la característica de abundar en algunas regiones y escasear en otras. La administración de un recurso tan importante está siendo motivo de polémica al menos desde hace seis años, cuando se propuso la denominada “Ley Korenfeld”, promovida por el entonces director general de la Comisión Nacional del Agua (Conagua), David Korenfeld.

Hasta el día de hoy se mantienen posiciones antagónicas que se resumen así: por un lado, los que sostienen la necesidad de que sean los expertos los que decidan, y por otro quienes postulan que debe haber una determinante participación social, ciudadana. También hay posturas encontradas entre quienes tienen una visión preponderantemente mercantilista sobre el manejo del agua y aquellos que pugnan por un manejo esencialmente social, derecho humanista.

Feliciano Flores Anguiano Presidente de la Comisión de Recursos Hidráulicos, Agua Potable y Saneamiento.

Cámara de Diputados.

Lo razonable quizá sería encontrar puntos de consenso que atiendan las diversas posiciones, cada una de éstas con argumentos sustantivos, pero tales consensos parecen estar lejos de alcanzarse, ya que los grupos antagónicos no han logrado un espacio de debate común para tal fin y, por lo contrario, cada quien avanza por su propio camino.

Para conocer el estado del debate en el marco de la Comisión de Recursos Hidráulicos, Agua Potable y Saneamiento (CRHAPS) de la Cámara de Diputados, conversamos con su presidente, el diputado federal por Michoacán del Movimiento Regeneración Nacional, Feliciano Flores Anguiano.

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Hacia una nueva ley en materia de agua en México

sapas.gob.mx

La selección de temas estará a cargo de los organizadores en cada sede. Lo que sí es un acuerdo general es que deben ser temas acordes a las necesidades, inquietudes y problemáticas que tenga cada región. La idea es iniciar con una conferencia magistral e incluso examinar la posibilidad de invitar a algún conferencista extranjero que exponga una o más experiencias de éxito en países que tengan problemáticas similares a la que enfrenta México.

Nosotros, en la CRHAPS, hemos escuchado planteamientos, propuestas, inquietudes y necesidades de organizaciones de la sociedad civil, académicos, investigadores, empresas, del sector público como la Conagua, los módulos de riego, organismos de cuenca, usuarios de riego, organismos operadores… hicimos el esfuerzo por escuchar a todos los involucrados interesados en participar y que en muchos casos están avanzando en sus propios proyectos.

En algo todos estamos de acuerdo: es necesaria una nueva ley. Con base en dicha convicción, determinamos que resultaba necesario convocar a una reunión informativa para dar a conocer el compromiso de la comisión legislativa que presido con el fin de buscar los consensos necesarios para lograr una nueva Ley de Aguas Nacionales.

Ya tenemos una planeación de foros que dimos a conocer; convocamos a todos los que consideramos pueden estar interesados en el tema del agua: a la Asociación Nacional de Usuarios de Riego, la Asociación Nacional de Empresas de Agua y Saneamiento de México, la AMH, los organismos de cuenca, la Conagua, el Consejo Consultivo del Agua, así como diversas organizaciones empresariales vinculadas al sector.

Dimos a conocer el proyecto de consultas mediante los foros y ya estamos trabajando en la definición de las mesas temáticas en cada sede de éstos, considerando las particularidades de cada región donde se realice uno.

Nuestro plan contempla que, una vez elaboradas las conclusiones de cada foro, haya un proceso de análisis minucioso de éstas para saber cuáles son las inquietudes principales de cada sector participante.

La Ley Korenfeld se paró en seco. Los críticos, desde distintos frentes, impusieron condiciones al considerarla privatizadora e inconsulta, además de una mezcla entre ley y reglamento que la hacía confusa. Su antecesor en la presidencia de la comisión legislativa, Ignacio Pichardo, planteó que estaban trabajando para atender las críticas, rescatar lo que fuera necesario de esa ley y dejar un trabajo avanzado para la siguiente legislatura. ¿Están ustedes tomando en cuenta los antecedentes para ver qué se rescata o no, o se está empezando de cero, y en tal caso con base en cuáles argumentos?

Primero quiero agradecer la oportunidad que nos dan de exponer nuestro punto de vista en la revista Tláloc de la Asociación Mexicana de Hidráulica (AMH).

Hemos recogido opiniones diversas, en el sentido de que, efectivamente, la iniciativa se paró por no tomar en cuenta a todos los involucrados en el tema mediante foros abiertos, temáticos y por especialidad, donde pudieran participar ciudadanos independientes, así como representantes de las principales organizaciones e instituciones públicas y privadas del ámbito académico, empresarial y gubernamental. También tomamos nota de que esa propuesta tenía un enfoque mercantilista, pues se consideraba al recurso agua y los servicios correspondientes más como negocio que como servicio público.

Estamos integrando aportaciones para la construcción de una nueva Ley de Aguas Nacionales.

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¿Con base en qué criterio se organizaron los foros? ¿Por cuenca, por región, por estado…?

La idea central es considerar las regiones del país, aunque este criterio no es excluyente.

Primero lo planteamos en el seno de la comisión, integrada por 35 legisladores de todos los partidos políticos y representantes de las diversas regiones del país. Luego convocamos a las variadas organizaciones que están vinculadas con las cuestiones relativas al agua,

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sapas.gob.mx

Hacia una nueva ley en materia de agua en México

Las mesas deberán abordar la problemática cotidiana que enfrenta cada estado.

y de ambas acciones surgió la planeación de los 17 foros a partir de mayo para terminar en diciembre, y ya con las conclusiones concretar en enero de 2020 un gran foro nacional.

Hay dos grandes controversias: una entre quienes tienen una visión preponderantemente mercantilista por ver al agua como un negocio, y en el otro extremo los que consideran un derecho humano el acceso a ella; la otra se da entre aquellos que impulsan la participación determinante de la sociedad, del ciudadano común, y quienes plantean que este tema deben resolverlo los expertos. ¿En qué medida ustedes consideran estas posturas a la hora de las mesas temáticas y la invitación a participar en los foros?

El trabajo que estamos realizando en el interior de la CRHAPS busca ser incluyente y de apertura con todas las corrientes, formas de expresión y posturas, desde las más conservadoras hasta las más liberales, ya que uno de los principales objetivos de la modalidad de foros que estamos desarrollando es que todos los interesados en el sector hídrico se sientan incluidos. Por ello, la invitación a estos foros es completamente abierta para todas las personas, instituciones o asociaciones que tengan algo que decir en el campo de la legislación en materia de agua.

Comenta usted que en cada foro habrá mesas temáticas. ¿Ya se tienen determinados los temas que se pondrán a debate? ¿Serán los

mismos para cada foro o habrá variantes según las regiones sede?

La selección de temas estará a cargo de los organizadores en cada sede. Lo que sí es un acuerdo general es que deben ser temas acordes a las necesidades, inquietudes y problemáticas que tenga cada región. La idea es iniciar con una conferencia magistral e incluso examinar la posibilidad de invitar a algún conferencista extranjero que exponga una o más experiencias de éxito en países que tengan problemáticas similares a la que enfrenta México. ¿Ya diseñaron la dinámica para cada foro?

Habrá un máximo de seis mesas temáticas.

Como comenté, su número en cada foro podrá variar, dependiendo de los diversos temas que se busque abordar, sin llegar tampoco al exceso de crear mesas sin que tengan razón de ser o sin un soporte técnico que sirva para los objetivos del foro. Finalmente, son aportaciones para la construcción de una nueva Ley de Aguas Nacionales.

El agua es un recurso estratégico y un elemento transversal para casi todos los sectores sociales y económicos. Sin duda hay experiencias en otros países que pueden permitir no comenzar de cero en materia legislativa. ¿Qué valor se le da a este factor y cómo se seleccionará a los invitados de manera que su aportación resulte más productiva para los propósitos de los foros?

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jalisco.gob.mx

Hacia una nueva ley en materia de agua en México

Cada zona tiene sus particularidades por la cantidad de agua con que cuenta, por su vocación productiva.

Habrá mesas con temas que necesariamente deberán tratarse en cada uno de los foros, puesto que se necesita abordar en todos ellos el planteamiento concreto de si requerimos una ley nacional o una ley general, si vamos a hacer una ley reglamentaria del artículo 27 de la Constitución o una ley reglamentaria del párrafo sexto del artículo 4° de la Constitución.

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En estos días estamos integrando tres equipos de trabajo: uno que reúna a los especialistas en aspectos ingenieriles, técnicos; otro que agrupe a los legisladores, y un tercero que esté integrado por abogados especialistas en leyes.

A cada uno de estos equipos esperamos que se sumen representantes del Banco Interamericano de Desarrollo, expertos que nos pondrán al día en las experiencias de otros países del continente –de las naciones avanzadas, por un lado, y por otro lado de países con desarrollo similar al de México –, para que compartan cómo han enfrentado y resuelto el problema de agua, sobre todo las experiencias positivas, porque las negativas no tendrían mayor sentido.

Su participación estaría centrada en la etapa de análisis e integración de las conclusiones. ¿Esos tres equipos van a trabajar antes, durante o después de los foros? ¿Cuál es la estructura de organización y la metodología del trabajo que se están planteando?

La idea es que empecemos a trabajar antes, durante y al término de los foros, para que estos equipos vayan ordenando, seleccionando lo más relevante a efecto de llegar con información clasificada al que denominamos gran foro nacional, en enero de 2020.

Se identifica, por ejemplo, a Sinaloa con el sector hidroagrícola, a Nuevo León con el industrial y a Quinta Roo con el turístico. ¿Está identificado el perfil por estado, por

región? ¿Con que clasificación y metodología se pretende abordar los aspectos temáticos para ser incluidos de manera apropiada en la nueva ley?

Como comenté, cada foro va a tener sus propias características, precisamente con base en la producción de cada región, en sus fuentes de agua y los desafíos de los servicios relacionados con el agua, por mencionar algunos aspectos. No va a ser lo mismo en el sur que en el norte o el centro del país; cada zona tiene sus particularidades por la cantidad de agua con que cuenta, por su vocación productiva, industrial, agropecuaria y de servicios como el turismo, además de los usos de la ciudadanía en general.

De lo anterior se desprende que habrá mesas con temas que necesariamente deberán tratarse en cada uno de los foros, puesto que se necesita abordar en todos ellos el planteamiento concreto de si requerimos una ley nacional o una ley general, si vamos a hacer una ley reglamentaria del artículo 27 de la Constitución o una ley reglamentaria del párrafo sexto del artículo 4° de la Constitución. Por ello, las mesas deberán abordar los temas propios de lo que debe contener una ley y aquéllos de la problemática cotidiana que enfrenta cada estado en el uso, reúso y distribución del agua, ya que toda ley que emane del Poder Legislativo tiene como fin último la convivencia de una sociedad, mediante la atención y solución de sus problemas.

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Hacia una nueva ley en materia de agua en México

materia hídrica. Para atender concretamente la pregunta, esta comisión conformará un grupo técnico consultivo integrado por diputados, técnicos investigadores y abogados especialistas en la materia, que conforme al desarrollo de los foros irán trabajando en la redacción de un proyecto de ley.

¿Cuál es la plataforma de comunicación, el mecanismo por el cual se invita a participar no sólo a las instituciones que ya mencionó, sino a la sociedad en general, por si quieren aportar algo? ¿Existe un canal de televisión, algún anuncio en internet?

Ya abrimos una página web y está circulando la información; también contamos con los medios de comunicación del Congreso de la Unión, además de los medios locales y los avisos que generen los organizadores de cada uno de los foros en el país. Asimismo, se retransmite la información por medio de las organizaciones que participan en el debate del proyecto de la nueva ley.

En los foros seguramente surgirán infinidad de propuestas. ¿Será en el gran foro nacional de enero que se hará un resumen, la integración de las ideas principales, o habrá uno o varios pasos previos en los que se realice dicha tarea?

Lo que se pretende en cada foro es que haya un grupo de procesadores y relatores por cada mesa, para que al final procesen la información del foro; aun así, toda la información de los participantes se enviará al grupo técnico consultivo, que tendrá la obligación de redactar la propuesta de iniciativa de ley. Después de los foros, este grupo deberá entregar al pleno de la comisión la propuesta de iniciativa de ley, para empezar a socializarlo con todos los que participaron en los foros y una vez que el proceso de socialización del proyecto de ley se concluya, se presente de manera formal a la Cámara de Diputados para dar inicio al proceso legislativo que marca el artículo 72 de nuestra Carta Magna.

¿A los foros asistirán sólo los convocados, o estarán abiertos a todos quienes quieran participar?

Serán abiertos a todos los interesados. Ya dimos a conocer las fechas y sedes.

La ley surgirá del Poder Legislativo, pero ¿quiénes y qué organizaciones tendrán un papel determinante en la definición de su contenido, y en caso de participar en las decisiones, con qué criterios se les seleccionará?

El Congreso de la Unión, que representa el Poder Legislativo de nuestro país, es el poder constitucional facultativo para la construcción de leyes, por lo que esta soberanía deberá emitir la legislación correspondiente en

¿Quiénes son los organizadores de cada foro?

Regularmente para cada uno de los foros hay uno o dos diputados encargados, más los que deseen participar de entre todos los asistentes a la reunión; entre ellos se van a poner de acuerdo a quién invitan, en coordinación con el estado, los municipios, los organismos operadores de agua potable, etcétera.

gob.mx

El agua, recurso estratégico de una nación e imprescindible para la vida.

Después de los foros, el grupo técnico consultivo deberá entregar al pleno de la comisión la propuesta de iniciativa de ley, para empezar a socializarlo con todos los que participaron en los foros y una vez que el proceso de socialización del proyecto de ley se concluya, se presente de manera formal a la Cámara de Diputados para dar inicio al proceso legislativo que marca el artículo 72 de nuestra Carta Magna.

¿Existe alguna ruta crítica con base en la cual se conozcan las fechas de cada etapa del proceso y la fecha en la que se pretende tener la Ley de Aguas Nacionales?

La ruta es la indicada en el caso de los foros regionales: pretendemos en enero hacer el foro nacional para presentar la propuesta de ley durante el próximo periodo ordinario de sesiones de la Cámara de Diputados Entrevista realizada por Daniel N. Moser

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ENTREVISTA

Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social Actualmente estamos buscando, a través de sesiones de capacitación, ayudar a nuestras donatarias a mejorar sus capacidades. Por un lado, presentar proyectos más ambiciosos; por ejemplo, no actuar únicamente en comunidades aisladas, sino tratar de incidir en regiones que tengan problemáticas similares; por otra parte, abordar aspectos en apariencia triviales, pero cada vez más importantes, como la seguridad: al operar en condiciones de aislamiento, en zonas remotas, los temas de seguridad son cada vez más importantes, y por ello también les damos capacitación en esa materia. Tratamos de recuperar experiencias en común para cuidar este tipo de aspectos.

Francisco Javier Mayorga Castañeda Presidente del Programa Agua de la Fundación Gonzalo Río Arronte

¿Cuáles son, en resumen, el origen y el motivo fundamental del programa Agua de la Fundación Gonzalo Río Arronte, y de manera particular sus principales campos de actuación?

El programa Agua de la Fundación Gonzalo Río Arronte tiene tres principales campos de actuación. El primero es proveer agua limpia a comunidades marginadas, es decir, a comunidades rurales muy dispersas que no tienen acceso ni posibilidad de acceder en el corto plazo al agua. Por lo tanto, nosotros apoyamos, a través de nuestras organizaciones donatarias, para que puedan allegarse el vital líquido; no sólo abastecerse, sino también

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regresar esa agua al medio ambiente en las mejores condiciones posibles. Eso lo hacemos sobre todo a través de ecotecnias: captación de agua de lluvia, construcción de tanques comunitarios, restablecimiento y rehabilitación de manantiales, baños secos, lavaderos.

También estamos pidiendo que se cuide la liberación de esa agua a los cauces, al medio ambiente, a través de sistemas de tratamiento que no requieren grandes inversiones ni un elevado uso de energía eléctrica, como son los humedales.

El segundo es el manejo integrado de cuencas y acuíferos. Tenemos ya trabajos a gran escala en algunas cuencas clave del país. Los ejemplos más emblemáticos de este programa son el de Pátzcuaro y el de la Península de Yucatán. Durante aproximadamente 12 años se ha estado trabajando en esas cuencas, en el plan de manejo de los recursos hidráulicos, y esto

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Fundación Gonzalo Río Arronte

Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social

El trabajo de la fundación busca generar más conciencia de los ecosistemas, del cuidado de las cuencas y de los suelos, de los temas de calidad del líquido.

ha estado siendo consistentemente apoyado por la fundación, año tras año.

El tercer componente es el de la mejora en la gestión del agua, enfocado en que los grandes usuarios hagan un uso más eficiente del recurso.

Son estos tres programas los que concentran nuestra atención. Y finalmente un aspecto transversal de gran importancia es el de calidad del agua. Queremos respaldar cualquier esfuerzo que haga la sociedad civil por elevarla, como un indicador de que se está manejando bien y como un elemento que repercute necesariamente en la salud pública y en la de los ecosistemas.

El agua es un tema de fondo, crítico; en función de que seguramente abundan las comunidades que tienen necesidad de este tipo de apoyo en todo el país, nos interesa saber cuáles son los criterios y mecanismos para seleccionar a las comunidades por atender, en qué orden, si tienen algún tipo de censo o actúan en función de los planteamientos que les hacen determinadas comunidades.

No otorgamos apoyo directamente a las comunidades, sino a través de donatarias, que por lo general son organizaciones no gubernamentales o de asistencia privada que ejecutan directamente. Ellas detectan las necesidades, acuden a nosotros y a otros muchos donantes para apoyar sus iniciativas.

Sí identificamos algunas zonas prioritarias, por ejemplo tenemos un convenio de largo plazo con la Fundación Alfredo Harp Helú, de manera que Oaxaca es una de las regiones donde trabajamos más intensamente, pero hay otras. En el estado de Morelos, por ejemplo, hay mucha actividad; en Guerrero, y en general en comunidades del sur y el sureste, en zonas remotas que no tienen muchas posibilidades de abastecimiento por parte de los organismos operadores de los ayuntamientos.

Entonces, nosotros no vamos directamente; a través de convocatorias que lanzamos cada año, estamos abiertos a los planteamientos, a las propuestas de esas donatarias.

Siendo el sector agua una de las prioridades de cualquier gobierno, ¿cuál es la vinculación

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Consejo Civil Mexicano de Silvicultura Sostenible

Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social

Medición de calidad del agua con la participación de la comunidad. que existe entre la fundación, esas donatarias y el gobierno? Porque las autoridades deberían por lo menos tener conocimiento de qué se está haciendo.

Es variable, no hay una regla que se aplique en todos los casos. Hay donatarias que sí trabajan en colaboración con los gobiernos o apoyando programas públicos federales, estatales, municipales; hay donatarias que se concentran en esfuerzos privados.

Por ejemplo, tenemos una fundación en Chiapas, Cántaro Azul, que está trabajando en escuelas, precisamente con los programas de bebederos para las escuelas públicas; sabemos que inicialmente el programa de bebederos en planteles públicos se enfocó en escuelas que ya tuvieran acceso a las redes públicas de agua, así que esta fundación se volcó al universo que no estaba cubierto por el programa oficial, pero tratando de respetar los lineamientos del programa oficial, con los mismos objetivos de inducir a los niños al consumo de agua pura y aprovechar la dotación de agua en sus escuelas, no sólo para resolver una necesidad vital, sino para fortalecer programas educativos en torno al agua. Allí sí hay un vínculo muy fuerte entre aspectos de una política pública y los esfuerzos de la fundación por apoyar a donatarias privadas.

Tenemos otros casos: Cherán, Michoacán, que es una comunidad muy particular, pues tiene un autogobierno; no está dentro de los

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sistemas tradicionales de gobiernos municipales. Allí hemos apoyado directamente a la comunidad a través de un proyecto de captación de agua de lluvia de enorme capacidad, aprovechando un cono de un volcán extinto que hace las veces de lago de gran reserva; también hemos apoyado a Cherán para que las aguas residuales de su rastro municipal reciban un tratamiento acorde con la normatividad.

Hay una gama muy amplia, desde organizaciones que operan en escala micro hasta otras más grandes que sí están de alguna manera vinculadas con organismos operadores, con municipios o con programas estatales o federales. ¿Existe un manual de procedimientos, algunas políticas de parte de ustedes orientadas a determinar cuáles deben ser los criterios para colaborar a partir de las iniciativas de las donatarias?

Hay unos criterios básicos. Por ejemplo, se exige que vayamos siempre “en paquete”; la fundación nunca apoya sola, siempre tratamos de compartir los costos de un proyecto con otros donantes. Nosotros damos cuando mucho el 50% del costo total del proyecto, y los otros recursos los debe proveer la misma comunidad, muchas veces en especie. La donataria debe buscar otros donantes, o puede incluso tratarse de algunos recursos públicos. Un criterio, pues, es siempre ir en conjunto con otras fuentes financieras.

Otro criterio es que las donatarias estén aprobadas por las autoridades hacendarias para recibir donativos y emitir recibos deducibles; un tercer requisito es que se contemple el ciclo completo del agua: no sólo el abastecimiento, también el tratamiento de las aguas servidas, para dar el mensaje de que hay que regresar esa agua al ambiente en las mejores condiciones más allá de solucionar un problema de abasto y luego crear un problema aguas abajo en la cuenca o generar una afectación al medio ambiente.

Esos son los criterios básicos, y actualmente estamos buscando, a través de sesiones de capacitación, ayudar a nuestras donatarias a mejorar sus capacidades. ¿En qué sentido?

Por un lado, presentar proyectos más ambiciosos; por ejemplo, no actuar únicamente en

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Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social

comunidades aisladas, sino tratar de incidir en regiones que tengan problemáticas similares; por otra parte, abordar aspectos en apariencia triviales, pero cada vez más importantes, como la seguridad: precisamente al operar en condiciones de aislamiento, en zonas remotas, los temas de seguridad son cada vez más importantes, y por ello también les damos capacitación en esa materia. Tratamos de recuperar experiencias en común para cuidar este tipo de aspectos.

Precisamente los días 3, 4 y 5 de abril de este año sostuvimos la reunión anual con todas las donatarias actuales y potenciales para explicarles cuál es la filosofía de la fundación, cómo pueden acceder a nuestros fondos, qué tipo de aspectos contables y fiscales tienen que cuidar.

En el sector agua es muy sabido que incluso desde las áreas oficiales se reporta que en muchas ocasiones se construye infraestructura que luego no se usa o no se mantiene, y las inversiones terminan siendo no productivas y no redituables ni económica ni socialmente.

En el caso de las obras que ustedes apoyan, ¿hay una planificación para darles seguimiento, o sólo se da la obra, el servicio o la formación y ahí se queda?

Efectivamente, estamos haciendo cada tres o cuatro años un estudio de supervivencia de los proyectos. Se trata de un proceso de mejora continua, porque la fundación cuida aspectos de forma a través de certificaciones como ISO 9001. Tenemos un Sistema de Gestión de Calidad –no sólo en agua, también en salud, en adicciones–, y también herramientas de seguimiento y evaluación; se perfecciona más el retorno social de la inversión, buscamos medir el retorno social de cada peso que donamos.

Existen pues las metodologías, la métrica para calcularlo, y precisamente un criterio para decidir si se apoya un proyecto o no es que éste tenga una alta rentabilidad social.

Otro tema del que también estamos al tanto –deseamos hacer pública la información a través de una página web– son los costos estándar de las obras; por ejemplo, cuánto cuesta una cisterna de 10 mil litros (no cuesta lo mismo en Michoacán que en Yucatán), para que las donatarias puedan planear y estirar

–por decirlo en lenguaje coloquial– lo más posible el impacto de sus recursos.

Respecto a esta evaluación que hacen cada tres o cuatro años, dos cuestiones le planteo: ¿no consideran que tres o cuatro años son demasiado tiempo para una eventual recuperación de obras o proyectos que no se han manejado adecuadamente en su conservación y utilización? Por otro lado, ¿cuáles son las principales experiencias de esas evaluaciones, tanto de éxito como de necesidad de atender dificultades?

Usted tiene razón: volver cada tres o cuatro años a algunas comunidades no es lo ideal; también es prácticamente imposible volver a todas y revisar cada una de las obras que ha apoyado la fundación, pero se hacen muestreos, y sobre ellos se realizan las evaluaciones y se van corrigiendo los programas, tanto la parte normativa de las convocatorias como la técnica de los métodos de construcción o de operación de los proyectos. Entonces, sí, todavía nos queda mucho por avanzar ahí.

En cuanto a experiencias negativas, algunas veces sí encontramos duplicidad con programas oficiales; he estado en comunidades adonde llegó la fundación con un tanque de ferrocemento o una cisterna capuchina y hay dos o tres proyectos más: en ocasiones son tinacos de una empresa privada, a veces son otros proyectos que llegan a través de instancias de gobierno, como la Secretaría de Desarrollo Social o la de Desarrollo Agrario, Territorial y Urbano, o programas de algún diputado local o del mismo ayuntamiento. Entonces, desafortunada o afortunadamente, nos enfrentamos no a duplicidad, sino a multiplicidad de apoyos que concurren a un mismo lugar, y las obras quedan en algún momento truncas porque, como ya hay algo instalado, al llegar más simplemente se almacenan, se ponen allí para cumplir el requisito, pero no entran en funcionamiento ni tienen el impacto esperado.

También está la dificultad de mantener las obras; a veces funcionan unos meses y se van deteriorando por el uso, o no se les da mantenimiento y entonces pierden operatividad. Ese es un tema frecuente, lo mismo que el cambio de autoridades en las comunidades; al cambiar las autoridades cambian las prioridades, cam-

Al cambiar las autoridades cambian las prioridades, cambian funcionarios operadores y se van perdiendo las obras.

Yo creo que ese es el principal problema que estamos viviendo no sólo en el tema de las ecotecnias, sino también en obras de mayor impacto: las autoridades entrantes abandonan, desconocen o incluso boicotean obras y acciones que se realizaron en administraciones pasadas.

No se ha aprendido a darle continuidad institucional a los proyectos.

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Apoyo a proyectos de alta rentabilidad social

bian funcionarios operadores y se van perdiendo las obras. Yo creo que ese es el principal problema que estamos viviendo no sólo en el tema de las ecotecnias, sino también en obras de mayor impacto: las autoridades entrantes abandonan, desconocen o incluso boicotean obras y acciones que se realizaron en administraciones pasadas. No se ha aprendido a darle continuidad institucional a los proyectos.

Hay fincas, casas de rancheros, de ganaderos, de vaqueros, que están dispersas en el territorio, pero también tienen necesidad de agua y de tratar las aguas servidas; o hay desarrollos ecoturísticos en las playas, en lugares remotos, que no tienen completo el ciclo de abastecimiento, almacenamiento, tratamiento y disposición de agua y se meten en problemas.

Queremos abrir esa enorme experiencia que tiene la fundación, la información de costos, de tecnologías que funcionan en diferentes lugares del país, para que el gran público también las aproveche y cada vez tengamos un medio ambiente más sano.

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Eso respecto a lo negativo. ¿Y qué han encontrado de positivo?

A pesar de que las obras sufren algún deterioro o tienen que estar renovándose, sí queda un sustrato más o menos fuerte de conciencia sobre el agua, sí hay un cambio en la comunidad. El agua se ve con otros ojos, y así se tiene más conciencia de los ecosistemas, del cuidado de las cuencas y de los suelos, de los temas de calidad del líquido, de su impacto en la salud; va quedando un sustrato de cultura dentro de la comunidad, a veces muy fuerte, a veces débil, pero nunca pasa desapercibido, nunca quedan las cosas igual que antes de la presencia de la fundación.

Cuando se realiza este tipo de tareas por el bien de la sociedad en general, se busca que haya una conciencia de lo que se está haciendo y de la dedicación que se está poniendo. ¿Se han planteado en algún momento la necesidad de concentrar el esfuerzo en la educación de las nuevas generaciones para que sean los ahora niños y adolescentes quienes puedan modificar esta cultura que usted comentaba, de no darle seguimiento a los proyectos?

No nos lo hemos planteado como un objetivo expreso, porque los temas educativos están en el ámbito de dependencias públicas y de otras organizaciones de beneficencia privada. La voluntad de Gonzalo Río Arronte era, entre otros puntos, dotar de agua a esas comunidades que no podían ser atendidas por ninguna otra instancia. El objetivo de la educación está en el trasfondo de nuestras acciones, porque sí hay siempre un trabajo previo con la comunidad, pues no nada más es llegar e intervenir; las mismas donatarias son organizaciones que tienen muchos años de trabajo de campo, y todos juntos, las donatarias, nosotros, la

gente que nos apoya con su asesoría, estamos aprendiendo todo el tiempo de errores y de aciertos, tratando de hacer nuestra labor lo más eficaz posible. Precisamente ese es el objetivo de indicadores como el retorno social de la inversión.

Señaló hace un momento que una de las problemáticas con las que más se encuentran es la duplicidad o multiplicidad de acciones en ciertas comunidades. Es un entendido hoy que ha habido un cambio no sólo de sexenio, sino de régimen, y el actual régimen hace mucho hincapié en su predilección por la política social. ¿Consideran ustedes necesario buscar una mayor comunicación o vinculación con las autoridades?

No como fundación, porque nosotros no estamos directamente presentes en las comunidades, pero sí es una de las recomendaciones que hacemos a nuestras donatarias: trabajar en coordinación con las autoridades. Los temas de agua y saneamiento por ley están en el ámbito de los ayuntamientos, en los organismos operadores, entonces siempre hay algún tipo de vínculo, de contacto o de conexión con estos organismos; a veces la comunicación es meramente informativa, para avisar que están trabajando en tal comunidad; en otras ocasiones hay que coordinarse o quizá mezclar recursos de ambas instancias. Con bastante frecuencia los ayuntamientos colaboran con algo, ya sea con materiales o con fletes; por ejemplo, en el camión municipal se llevan cemento o varilla a las comunidades, o mano de obra; entonces sí tiene que haber forzosamente alguna comunicación.

También se está trabajando en dar a conocer al gran público ciertas ecotecnias –a través de los medios electrónicos, página de internet o incluso breves videos de YouTube–, porque hay muchos otros casos de necesidad de agua o de existencia de fuentes de contaminación de ésta que se dan porque no existe conocimiento sobre estas ecotecnias. Por ejemplo, hay fincas, casas de rancheros, de ganaderos, de vaqueros, que están dispersas en el territorio, pero también tienen necesidad de agua y de tratar las aguas servidas; o hay desarrollos ecoturísticos en las playas, en lugares remotos, que no tienen completo el ciclo de abastecimiento, almace-

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ProCuencas

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Tecnologías apropiadas en comunidades marginadas, Estado de México.

namiento, tratamiento y disposición de agua y se meten en problemas. Queremos abrir esa enorme experiencia que tiene la fundación, la información de costos, de tecnologías que funcionan en diferentes lugares del país, para que el gran público también las aproveche y cada vez tengamos un medio ambiente más sano.

En lo que se refiere a los acuíferos, que son la principal fuente para el abastecimiento de agua para consumo humano, ¿la fundación cuenta con algún tipo de apoyo para estudiarlos y generar propuestas?

La respuesta es afirmativa. Tenemos algunas donatarias que se especializan en este tipo de temas. Por ejemplo, el Fondo Mexicano para la Conservación de la Naturaleza tiene un programa que se llama Cuencas y Ciudades, y se ha aprendido mucho sobre la administración y la recarga de los acuíferos; no sólo es un trabajo de índole académica, de investigación pura, sino también de aplicación práctica.

Es curioso observar geográficamente cómo las ecotecnias y los temas de dotación de agua a comunidades marginadas operan mucho hacia el sur-sureste de México, y el asunto que usted señala de los acuíferos se da mucho más en las comunidades o ciudades del norte de México. Allí tenemos organismos operadores muy eficientes; es interesante observar las diferencias de gestión según la región geográfi-

ca de nuestro país. Entonces, la respuesta es sí.

En este momento estamos iniciando un trabajo en el Valle de México para revertir el problema del hundimiento del suelo causado fundamentalmente por un desequilibrio entre la extracción de agua y la recarga de los acuíferos.

Es un proyecto de muy largo plazo que está involucrando a una gran cantidad de organizaciones y entidades académicas, organismos operadores, entes privados… es un programa sumamente ambicioso que está arrancando.

En cuanto al proyecto “Cobro-pago de agua”, ¿podría describir brevemente los objetivos y resultados que se han obtenido?

Este proyecto tuvo ya su sexta edición. De lo que trata es de incentivar a los organismos operadores de agua potable municipales y a los distritos de riego a cumplir correctamente la función de cobrar el agua que suministran, para que tengan salud financiera, creen conciencia entre la población de que el agua tiene un valor, de que es un recurso escaso, y para que mejoren sus prácticas administrativas con profesionalismo y transparencia. Aquí también entran criterios de calidad: no sólo nos interesa que el organismo opere eficientemente buscando la mayor cobertura posible del servicio de agua a los hogares, sino que la calidad de ese líquido sea la indicada en las normas, y que cuiden sus descargas también. Esa –nueva-

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Bill Hatcher / Sonoran Institute, 2015

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Pedimos que se cuide la liberación de agua a los cauces a través de sistemas de tratamiento que no requieren grandes inversiones ni un elevado uso de energía eléctrica. Complejo PTAR humedal Las Arenitas, Baja California.

mente– es la visión completa del ciclo del agua y de la calidad del agua.

Nos está quedando chico el marco jurídico y también la capacidad técnica, tanto de la Conagua como de los organismos operadores. Las entidades federativas no tienen en la actualidad un papel claro en la administración del agua; ésta es administrada por la federación y por los ayuntamientos o por las instituciones de riego, entonces los estados no tienen un papel definido; a veces intervienen en esferas de competencia de los municipios o de la federación, o muchas responsabilidades quedan en el limbo.

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Desde el punto de vista del programa Agua, ¿cuáles son los retos en la materia que enfrenta nuestro país y qué acciones sugiere adoptar para resolverlos, o por lo menos para enfrentarlos?

Bueno, ya hemos comentado algunos de ellos: falta de continuidad de las autoridades en los tres niveles de gobierno, la creencia de que el agua es un bien libre y que por lo tanto su cobro debería ser el mínimo –el cobro sería como un mal necesario que habría que mantener al mínimo–, la poca conciencia en cuanto a la calidad del agua (se cuida el abasto, pero no la calidad) y el tema del tratamiento, donde vemos un enorme rezago que está causando daños serios a los ecosistemas y en muchos casos a la salud pública.

Otra cuestión muy compleja es la de los acuíferos. Su definición ha obedecido más a criterios político-administrativos, es decir, a una división política de los territorios municipales, estatales y federales, y no a una clasificación geológica. En ese ámbito hay una gran falta de información, y todo ello va complicando muchísimo la administración correcta de los acuíferos. La misma Ley de Aguas Nacionales hoy por hoy está rebasada, no incorpora temas como el derecho humano al agua, no lo hace operativo, no lo hace explí-

cito; hay una gama muy amplia de criterios de cómo debe entenderse el derecho humano al agua. Las relaciones de agua y medio ambiente también están muy dispersas entre los diferentes organismos, los que tienen que ver con el agua y los que atienden el medio ambiente.

Así pues, creemos que hace falta en concreto una visión más integral del agua en todos los aspectos: el ciclo del agua, la relación entre cuencas y acuíferos, la capacidad real de muchos organismos operadores municipales para cumplir con los objetivos que les marca la Constitución… en fin, creemos que nos está quedando chico el marco jurídico y también la capacidad técnica, tanto de la Conagua como de los organismos operadores. Las entidades federativas no tienen en la actualidad un papel claro en la administración del agua; ésta es administrada por la federación y por los ayuntamientos o por las instituciones de riego, entonces los estados no tienen un papel definido; a veces intervienen en esferas de competencia de los municipios o de la federación, o muchas responsabilidades quedan en el limbo.

Añado que la próxima convocatoria del programa Agua para recibir propuestas de proyectos abrirá en mayo de 2019. Para mayor información, pueden comunicarse a programaagua@fgra.org.mx Entrevista realizada por Daniel N. Moser

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SEMBLANZA

Francisco Torres Herrera Connotado profesionista, excelente profesor

La Asociación Mexicana de Hidráulica, en reconocimiento a la trayectoria profesional del ingeniero Francisco Torres Herrera, instituyó el Premio Nacional a la Práctica Profesional de la Ingeniería Hidráulica que lleva su nombre y se otorga cada dos años.

Óscar Vega Roldán Ex presidente de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

L

a creación de la Asociación Mexicana de Hidráulica en agosto de 1965 se debe, en gran parte, a la decisión y el impulso del ingeniero Francisco Torres Herrera, quien entonces contó con la ayuda de varios jóvenes ingenieros como Roberto Carvajal Rodríguez y Eduardo Probert Venegas, y con el apoyo de algunos ingenieros muy destacados en el campo de la ingeniería hidráulica, como Carlos Ramírez Ulloa, quien fue el primer director general de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), y Óscar Vega Argüelles, quien había encabezado la Dirección General de Estudios y Proyectos de Grande Irrigación de la Secretaría de Recursos Hidráulicos (SRH) durante muchos años.

El ingeniero Torres Herrera nació en Zamora, Michoacán, el día 16 de mayo de 1917; estudió la carrera de Ingeniería municipal entre 1941 y 1943, e ingresó en 1944 a la entonces Escuela Nacional de Ingenieros, hoy Facultad de Ingeniería de la UNAM, donde obtuvo el título de ingeniero civil en noviembre de 1951.

Durante su época de estudiante trabajó como proyectista de estructuras de concreto en la constructora Bertrán Cusiné y como proyectista de estructuras hidráulicas en la CFE, que lo comisionó para realizar prácticas en el diseño de estructuras hidráulicas en el US Bureau of Reclamation y para hacer visitas técnicas a diversas obras hidroeléctricas en diferentes estados de la Unión Americana. En 1949 fue designado jefe de la Oficina de Estudios y Proyectos de la propia CFE, cargo que ocupó durante diez fructíferos años. En esta época fue comisionado para

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Francisco Torres Herrera

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Francisco Torres Herrera fue un destacado catedrático en diversas materias relacionadas con la hidráulica.

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1 realizar un viaje de estudio a varios países europeos; efectuó visitas técnicas a obras hidroeléctricas en Francia, Italia y Suiza, así como a los principales laboratorios de ingeniería experimental en esos países.

De 1947 a 1961, además de su trabajo en la CFE, fungió como director técnico de la Constructora Civil Eléctrica, en donde desarrolló importantes estudios y proyectos de ingeniería, como el estudio de funcionamiento hidráulico de la desviación combinada del Valle de México, el proyecto de estructuras para el Emisor Poniente del mismo valle, el estudio de la potencialidad hidroeléctrica del río Cupatitzio, Michoacán, y el diseño completo de las obras civiles y electromecánicas de la planta hidroeléctrica que aprovecha las aguas de ese río. Elaboró también un estudio hidrológico del río Balsas para seis sitios, incluyendo los de El Infiernillo y El Caracol, donde después se construyeron grandes presas hidroeléctricas. Otros estudios incluyeron la potencialidad hidroeléctrica del río Yasha, en el sitio de Poza Encantada, y el estudio del proyecto La Catarata en el río Tulijá, ambos en el estado de Chiapas, así como el estudio hidrológico del río de La Sauceda, en el estado de Durango, y otro para sobreelevar la presa Tepuxtepec, en Michoacán, considerando los aspectos geológicos y sismológicos. Los estudios y proyectos anteriores le fueron encargados por la Comisión Hidrológica de la Cuenca del Valle de México, la CFE o la SRH. Posteriormente, como ingeniero consultor, participó también en los proyectos hidroeléctricos de Santa Rosa, Jalisco, y El Novillo, Sonora.

A partir de 1961 se desempeñó como asesor de ingeniería en el Consultivo Técnico de la SRH. Simultáneamente, actuó como asesor técnico de varias empresas, como la Constructora Libra, el Ingenio Casasano en el estado de Morelos, la Compañía Minera de Autlán, en el estado de Puebla, y la empresa Ariel Construcciones.

En 1947 fue catedrático de Concreto y estructuras hiperestáticas en la Escuela de Ingenieros Municipales. Posteriormente, desde 1953, fue profesor de Hidráulica en la Escuela Nacional de Ingenieros y en la Facultad de Ingeniería de la UNAM, donde más adelante fue profesor titular de Obras hidráulicas durante casi 40 años y tam-

bién catedrático de Recursos y necesidades de México, y de Presas de almacenamiento y derivación. Fue igualmente catedrático de Obras hidráulicas en la Universidad Iberoamericana y en la Universidad Autónoma del Estado de México.

El ingeniero Torres fue autor de varios trabajos para congresos nacionales de ingeniería civil, como “Funcionamiento hidráulico del Sistema Hidroeléctrico Miguel Alemán”, Mérida, 1955; “Disponibilidad de energía en México”, Ciudad de México, 1958, y “Aranceles para honorarios profesionales de ingenieros civiles”, Veracruz, 1961. Asimismo, fue autor de un libro de obras hidráulicas que sirvió como texto en diversas escuelas profesionales, y publicó varios artículos en la revista Ingeniería Hidráulica en México, como fueron: “El problema de la cimentación de la cortina de la presa de Las Tórtolas, Dgo.”, en 1967; “Instrucciones generales para la ejecución de pruebas de permeabilidad tipo Lefranc”, también en 1967, y “Breve reseña histórica de la ingeniería hidráulica en México”, en 1970.

Fue miembro de la Sociedad de Exalumnos de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, del Colegio de Ingenieros Civiles de México, de la Asociación de Ingenieros y Arquitectos de México, de la American Society of Civil Engineers y de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Rocas.

En la Asociación Mexicana de Hidráulica, además de ser socio fundador y redactor del primer estatuto, fue primer secretario de los primeros dos consejos directivos, vicepresidente del tercero y presidente del cuarto. Formó parte después del Consejo Consultivo de la AMH hasta su sensible fallecimiento en 1992.

Nuestra asociación, en reconocimiento a la trayectoria profesional del ingeniero Torres Herrera, instituyó el Premio Nacional a la Práctica Profesional de la Ingeniería Hidráulica que lleva su nombre y se otorga cada dos años.

Hasta aquí esta breve semblanza del connotado profesionista, excelente profesor y buen amigo que fue el ingeniero Francisco Torres Herrera. El autor agradece la inestimable ayuda de los ingenieros Gonzalo López de Haro, Eduardo Probert Venegas y Javier Ramírez Otero, quienes aportaron en gran parte la información que hizo posible redactarla

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GOTAS DE INTERÉS

De contador desempleado a ícono hidráulico

Robert Manning nunca fue educado formalmente en ingeniería, hidráulica, hidrología ni mecánica de fluidos, por lo que privilegiaba la simplicidad y practicidad de las soluciones. Todo parece indicar que tuvo una formación de contador, o quizá de abogado, pero consiguió empleo como asistente de ingeniería de drenaje en la Oficina de Obras Públicas de Dublín.

Así comienza la historia.

“D

e entre todos los temas cuyo conocimiento es esencial para la práctica de la ingeniería civil, ninguno es más importante que aquellos que se engloban en el comprensible título de ‘hidrología’.

Hay pocas estructuras que el ingeniero debe diseñar en las que el tema del ‘agua’ no esté presente de alguna manera. […] Aunque la ciencia de la ‘hidráulica’ tenga ya cerca de 250 años, es menos de la mitad de ese tiempo en el que alguien puede calcular, al menos aproximadamente, la velocidad del flujo o la ‘inclinación de la superficie’ del agua fluyendo en un canal abierto de dimensiones conocidas […] Cualquiera que haya estudiado cuidadosamente el tema ha llegado a la conclusión de que no

hay esperanza en obtener una solución estrictamente matemática del problema y que incluso observar y registrar correctamente los datos físicos requeridos es una tarea en extremo difícil, por no decir imposible.”

Así inicia un artículo probablemente escrito en 1889 y publicado en 1891 en el volumen XX de Transactions of the Institution of Civil Engineers of Ireland. Entre las páginas 161 y 207, incluidos anexos y comentarios de varios colegas, se encuentra el artículo denominado “On the flow of water in open channels and pipes”, publicado por Robert Manning, miembro y ex presidente de esa institución.

Prácticamente no hay ingeniero que desconozca la famosa fórmula de

Aldo Iván Ramírez Orozco Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey.

Manning, que ha dado tantos buenos resultados en la práctica ya sea para el cálculo de velocidades y caudales o para el diseño de la sección transversal de canales y tuberías funcionando parcialmente llenas. Cabe señalar que la fórmula de Manning es válida para flujo permanente y uniforme, condiciones que raramente se observan en la realidad en los largos tramos de los canales; sin embargo, su aplicación ha demostrado ser lo suficientemente precisa en tramos donde la pendiente del fondo no cambia. Para que se alcance la condición de flujo uniforme es necesario que las características del flujo, por ejemplo velocidad y tirante (profundidad del agua), entre otros, no cambien en el espacio, es decir, a lo largo del canal.

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De contador desempleado a ícono hidráulico

El histórico artículo de Manning se publicó en 1891; ahí aparece su famosa fórmula.

La verdad es que la condición de flujo uniforme es en la que el flujo de agua en un canal de determinada sección y pendiente se “siente más cómodo”.

Es decir, no importa en qué condiciones llegue el flujo a un canal; a la larga, si no hay cambios de sección y pendiente, el flujo se establecerá como uniforme. Por tal razón esa es usualmente la condición de diseño, y siempre la ecuación de Manning será nuestro “caballo de batalla”.

Quién y qué está detrás de esta ecuación es lo que comentaremos a continuación. La fórmula lleva el nombre del irlandés Robert Manning (1816-1897), quien de hecho nació en Normandía, Francia, un año después de la batalla de Waterloo, en la

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que su padre participó como parte del 40° Regimiento Militar. Se sabe que a los diez años fue a vivir a Irlanda, donde tuvo una niñez normal.

Entre 1834 y 1845 le llevó el negocio (y quizás los asuntos legales) a un tío suyo, hasta que la Gran Hambruna lo dejó desempleado.

Todo parece indicar que tuvo una formación de contador, o quizá de abogado, actividades para las que en ese momento era muy difícil conseguir otro empleo. Por las necesidades del momento y después de dos suplencias como dibujante, en octubre de 1846 consiguió empleo como asistente de ingeniería de drenaje en la Oficina de Obras Públicas de Dublín, donde trabajó hasta

1855, primero bajo la guía de Samuel Roberts y luego como ingeniero de distrito. A partir de 1855 trabajó para la región del marqués de Downshire, donde estuvo a cargo de importantes obras, como el sistema de abastecimiento de agua potable de Belfast, trabajo que publicó en 1866 y por el cual le fue otorgada la medalla de oro Telford por el Instituto de Ingenieros Civiles de Londres. A la muerte del marqués en 1869 regresó a Obras Públicas como ingeniero segundo; fue promovido como ingeniero en jefe en abril de 1874. Trabajó hasta 1891, a la edad de 75 años, y murió seis años después.

Manning estaba familiarizado con los números, pero no con la hidráu-

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De contador desempleado a ícono hidráulico

lica. Ante la necesidad de aprender los conceptos de esta rama de la ingeniería de la manera más simple posible, preguntó a sus colegas sobre un libro que le sirviera para tal fin. Así, llegó a sus manos un ejemplar de la segunda edición del Traité d’hydraulic, de M. d’Aubuisson de Voisins, publicado en París y Estrasburgo en 1840. Manning, quien dominaba el francés, devoró el libro y se benefició de su contenido, como él mismo lo relata en su artículo de 1895, en el cual hace un suplemento más limpio a su publicación de 1891.

Robert Manning nunca fue educado formalmente en ingeniería, hidráulica, hidrología ni mecánica de fluidos, por lo que privilegiaba la simplicidad y practicidad de las soluciones. Así, tuvo la idea de hacer un análisis comparativo de varias formulaciones existentes, todas basadas de una u otra forma en la ecuación empírica de Chézy (V = C √RS) para la velocidad en función de la raíz cuadrada del producto radio hidráulico y pendiente. En su artículo de 1891, Manning detalla el uso de las ecuaciones del propio Chézy y Eytelwein, Du Buat, Darcy y Bazin, Weisbach, Saint-Venant, Ganguillet y Kutter y Neville a 20 series de datos experimentales de otros au-

tores; llegó a una primera ecuación (p. 162) algo complicada, en la que incluso aparece explícitamente la presión atmosférica. Es a esta ecuación a la que Manning da su nombre.

Sin embargo, en el mismo artículo (p. 175) presenta otra fórmula, basada en otros 170 experimentos en canales con diferente geometría y materiales a los cuales aplicó una especie de ajuste por mínimos cuadrados para encontrar los exponentes empíricos. La fórmula está escrita como 1/2 2/3 V = C S R , para la cual Manning indica que en sólo 25 de los 170 casos se tienen errores superiores al 7%. Manning es sincero al reconocer que una expresión similar fue propuesta por el hidráulico alemán Hagen en 1881, pero no menciona que el ingeniero francés Philippe-Gaspard Gauckler había también establecido esta misma ecuación en su publicación “Du mouvement de l'eau dans les conduites” en 1868. Manning cuidaba seriamente sus citas, así que lo más probable es que desconociera el trabajo de Gauckler. En su segundo artículo sobre el tema, Manning compara la fórmula con otras tres ecuaciones usando datos de 643 experimentos, y concluye que las mejores son la suya y la de Ganguillet y Kutter, aunque no recomienda esta última por la complejidad de los cálculos.

Posiblemente la popularidad de la fórmula se deba a la Hydraulique de A. Flamant, quien en 1891 hizo referencia a la citada ecuación como “la ecuación de Manning”. Flamant había mantenido correspondencia frecuente con Robert Manning.

Asimismo, en 1918, en su conocido Manual de hidráulica, Horace W. King sugiere en definitiva adoptar C = 1/n y además presenta una tabulación de números a la potencia 2/3, algo que para la época facilitó la aplicación práctica. Esto dio origen a la forma que utilizamos aún hoy en día, a pesar de su naturaleza empírica y su no dimensionalidad homogénea (algo que tampoco dejó contento a Manning).

Ahí también se reconoce que la C de la fórmula es equiparable al recíproco de la n de Ganguillet y Kutter, lo que da origen al conocido concepto de la “n de Manning” como un coeficiente asociado a todo lo que se opone al flujo.

Posiblemente la popularidad de la fórmula se deba a la Hydraulique de A. Flamant, quien en 1891 hizo referencia a la citada ecuación como “la ecuación de Manning”. Flamant había mantenido correspondencia frecuente con Robert Manning. Asimismo, en 1918, en su conocido Manual de hidráulica, Horace W. King sugiere en definitiva adoptar C = 1/n y además presenta una tabulación de números a la potencia 2/3, algo que para la época facilitó la aplicación práctica. Esto dio origen a la forma que utilizamos aún hoy en día, a pesar de su naturaleza empírica y su no dimensionalidad homogénea (algo que tampoco dejó contento a Manning). Como se ve, detrás de la fórmula más utilizada en la hidráulica de conductos a superficie libre están muchos más personajes además de Manning. Al menos, la historia da cierto crédito a Hagen, Gauckler y otros como Vallot, Thrupp y Strickler (1923). Quizás, como Williams sugirió en 1970, la fórmula debería llevar el nombre de GaucklerManning. En fin, como siempre, los eventos circunstanciales de la historia la van construyendo. Esta vez, el ingeniero civil francés con formación en hidráulica en caminos y puentes quedó a la sombra de un contador irlandés nacido también en Francia, quien se convertiría a la postre en el mayor ícono de la hidráulica de los canales.

Para una reseña en un contexto histórico, como sólo el doctor Enzo Levi podía escribir, puede consultarse “Robert Manning y su fórmula”, publicado en conmemoración del centenario de la ecuación

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OPINIÓN

Mensaje a los jóvenes

Gabriel Echávez Aldape

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ace 50 años, cuando yo era joven, se decía que para entender el mundo moderno era necesario saber de Darwin, Freud y Marx. Ahora, se puede decir que para entender nuestra época es necesario saber de Gates, Jobs, Wolfram y Zuckerberg. ¿Educar para el futuro con conocimientos y experiencia del pasado?

Por imaginativo que se sea, seguramente el futuro nos rebasará.

Ustedes recientemente empezaron o pronto iniciarán una nueva etapa en su vida. Terminará o terminó su educación universitaria y principiará su vida profesional. En la universidad, el éxito se basa en el mérito académico, es decir, en su capacidad intelectual y en el empeño para satisfacer las demandas de sus maestros. Como resultado de ese esfuerzo, recibieron una calificación o un reconocimiento.

En la vida profesional, las reglas son diferentes. Aquí el éxito sigue las frías leyes del mercado. Se triunfa si se tiene –o se desarrolla, si no se tiene– la capacidad para satisfacer una demanda o dejar satisfechos a unos jefes o consumidores. Entrarán a una vida que probablemente no será fácil, que será

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de lucha; pero, créanme, les aseguro que la vida es lucha, o no es nada.

Además, esta es una época de grandes y acelerados cambios. Estamos en una sociedad nueva, la llamada “sociedad del conocimiento”, donde la información y la imaginación están reemplazando en importancia, como fuente de poder, a los recursos naturales, al trabajo y aun al mismo dinero. Así, ahora el conocimiento es la fuente principal para la generación y distribución de la riqueza y del poder en la sociedad.

Por otra parte, somos mexicanos, pertenecemos a un país que con toda claridad –aunque tiernamente– describe López Velarde en su Suave patria con los versos: Como la sota moza, Patria mía en piso de metal, vives al día, de milagros, como la lotería.

Un país que generosamente nos está permitiendo o nos permitió educarnos, con mucha gente prácticamente quitándose el pan de la boca con la esperanza de que sus hijos, aunque generalmente sean los ajenos, tengan mayores alcances y oportunidades que los que ellos tuvieron.

Un país atrapado en una globalización que, hasta ahora, no le fa-

vorece, y con un futuro incierto y en manos de poderosas fuerzas externas frías y egoístas, con gente que tiene grandes y urgentes carencias y necesidades, gente a la que nos debemos sin reservas y por los que cualquier sacrificio sería poco.

Lo anterior exige que los jóvenes –ustedes–, si quieren ser competitivos y exitosos, no se limiten a lo aprendido en la escuela y sigan estudiando, en forma seria, durante toda su vida, puesto que rápidamente lo aprendido es obsoleto y las nuevas herramientas rebasan, en ocasiones por mucho, a las anteriores. Esto es un problema, pero también tiene sus recompensas, pues ¿qué mejor que aprender algo nuevo?, y ¿qué mejor que poder ser un poco más útil a los demás? Aunque, finalmente, en palabras de Harold Bloom, “todo lo que el conocimiento nos da es el uso adecuado de nuestra propia soledad”.

Ustedes, jóvenes colegas, jóvenes estudiantes, sean bienvenidos al mundo profesional, pues estoy seguro de que con su entusiasmo y sus conocimientos, más los que inevitablemente tendrán que seguir adquiriendo durante su vida, sabrán cumplir las esperanzas que sus padres y maestros ponemos en ustedes y sabrán cumplirle a México

Tláloc Núm. 71 Abril - Junio 2019 / Publicación oficial de la Asociación Mexicana de Hidráulica, A. C.

Publicaciones Climate in context: Science and society partnering for adaptation

Biomass to renewable energy processes Jay Cheng (Ed.) CRC Press, 2017

Adam S. Parris et al. (Eds.) American Geophysical Union, 2016

Cada vez más, la sociedad se ve afectada por fenómenos climáticos, desde sequías prolongadas hasta grandes inundaciones costeras e incendios. Los científicos que estudian las variaciones del clima buscan que sus descubrimientos sean usados en la toma de decisiones adaptativa; para lograrlo, la ciencia y la sociedad deben colaborar de forma productiva en torno a los difíciles desafíos de administración y política.

En este libro se expone lo necesario para ayudar a los científicos y otros involucrados a trabajar juntos y cogenerar conocimiento, política y acciones climáticos.

Encontrar un suministro de energía confiable y sostenible ha sido una de las grandes tareas de la comunidad global, en especial en las dos últimas décadas con la búsqueda de soluciones no convencionales.

En Biomass to renewable energy processes se explican las teorías de los procesos biológicos, materiales de biomasas y logística, y las tecnologías de conversión para generar productos bioenergéticos. Asimismo, se discute la digestión anaeróbica de materiales

de desecho para la producción de biogás e hidrógeno, de bioetanol y biobutanol a partir de fécula y celulosa, y de biodiésel a partir de aceites vegetales.

19 al 23

12 al 14

World Environmental & Water Resources Congress

III Congreso Ibérico de Restauración de Ríos

Environmental & Water Resources Institute Pittsburgh, Pensilvania, EUA www.ewricongress.org

Centro Ibérico de Restauración Fluvial Murcia, España www.restaurarios.es/es

10 al 14

23 al 27

16th IWA Leading Edge Conference on Water and Wastewater Technologies

International Young Water Professionals Conference

International Water Association Edinburgo, Escocia, Reino Unido iwa-let.org

JUNIO

JUNIO

MAYO

Calendario

International Water Association Toronto, Ontario, Canadá iwa-youngwaterprofessionals.org

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Noticias Foros por una nueva Ley de Aguas Nacionales En reuniones sostenidas el 13 de marzo y el 4 de abril con diversos actores del sector hídrico, la Comisión de Recursos Hidráulicos, Agua Potable y Saneamiento de la Cámara de Diputados, en voz de su presidente Feliciano Flores Anguiano, informó que se realizarán foros regionales para construir una nueva Ley de Aguas Nacionales analizando las problemáticas que tiene cada región respecto al agua potable, la contaminada y la de riego.

A estas reuniones acudieron representantes de la Comisión Nacional del Agua (Conagua), de la Asociación Nacional de Empresas de Agua y Saneamiento, las cámaras Minera y Nacional de la Industria del Hierro y el Acero; los consejos Agropecuario y Mundial del Agua, así como fundaciones, organizaciones y asociaciones civiles del sector, entre otros.

Durante la primera reunión se avaló un punto de acuerdo que exhorta a la Conagua y a los organismos de cuenca a instalar una mesa de trabajo para analizar la posibilidad de desconcentrar facultades de éstos, a fin de que los trámites subsecuentes sean atendidos y resueltos en las localidades.

Asimismo, analizar la viabilidad de que las concesiones nuevas de los acuíferos del Valle de Mexicali y San Luis Río Colorado sean utilizadas por las oficinas centrales de la Conagua, y las ya autorizadas sean atendidas localmente.

También, para que de manera conjunta con el Organismo de Cuenca Península de Baja California se instrumente un programa

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Foros regionales “Rumbo a la construcción de una nueva Ley de Aguas Nacionales” Fecha 8 de mayo 17 de mayo 27 de mayo 7 de junio 21 de junio 5 de julio 19 de julio 2 de agosto 9 de agosto 16 de agosto 26 de agosto 6 de septiembre 9 de septiembre 20 de septiembre 4 de octubre 10 de octubre 16 de octubre emergente para agilizar y resolver los trámites (prórroga de concesión, transmisión de derechos, relocalización de pozos, etc.) rezagados de la administración anterior.

Otro exhorto aprobado fue para que la Conagua, el gobierno del estado de Sonora y todos los municipios de esa entidad creen medios e instrumentos oportunos para resolver efectivamente la escasez de agua potable.

Se señaló que existe la necesidad y responsabilidad de la presente legislatura de hacer un enérgico llamado y tomar acciones para iniciar un proceso de reversión del deterioro y escasez del vital líquido, que puede generar estallidos sociales en el país.

El primero de estos foros se realizará el 29 de marzo en el estado

Lugar Culiacán, Sinaloa Querétaro, Querétaro Reynosa, Tamaulipas Tuxtla Gutiérrez, Chiapas Valle de Bravo, Estado de México Guanajuato capital Colima capital Morelia, Michoacán Chihuahua capital Mexicali, Baja California San Luis Potosí capital Torreón, Coahuila Oaxaca capital Puebla capital Villahermosa, Tabasco Jiutepec, Morelos Ciudad de México de Sinaloa, y con la información que se obtenga empezará a construirse esta nueva ley, tan necesaria para el país, de manera que en el próximo periodo de sesiones pueda impulsarse.

En las mesas de trabajo participarán investigadores, académicos, estudiosos de la materia, defensores del medio ambiente, organizaciones y autoridades estatales, municipales y federales, entre ellas representantes de la Conagua.

Al término de estos foros se harán del conocimiento de investigadores y expertos de este sector las conclusiones para empezar a trabajar en la ley.

En la segunda reunión, el subdirector general jurídico de la Conagua resaltó que para resolver los problemas hídricos de México

es fundamental la colaboración con la academia, la sociedad civil y en general con todos los sectores.

Indicó que es necesario incluir las opiniones de los pueblos indígenas, asociaciones civiles, sectores productivos y autoridades de los órdenes de gobierno, y que la nueva legislación debe plantear soluciones a retos como la baja disponibilidad de agua en comunidades alejadas, así como el estrés hídrico que enfrentan ciudades como nuestra capital.

Las organizaciones asistentes plantearon reestructurar la Conagua, incluir en la ley la revisión periódica de disponibilidad del líquido con criterios claros, incentivos al reúso y fortalecimiento de los consejos de cuenca con los mejores criterios de participación democrática e informada.

Manifestaron que la ley general debe ser aplicada en todo el país, alineada a la Constitución. También la necesidad de un marco normativo actual que responda a la visión del futuro.

La comisión legislativa ha expresado que la problemática de escasez de agua debe tomarse como un asunto de seguridad nacional, toda vez que si no se llevan a cabo acciones de manera urgente no habrá recursos presupuestales que alcancen para remediar una crisis.

Se ponderará el estudio de la actual ley, así como las necesidades nacionales y regionales, su impacto en la suficiencia alimentaria y la gobernabilidad, así como el mejor aprovechamiento de los recursos hidroagrícolas.

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