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El presente es un documento elaborado para el estudio “Estado del Arte y
Prospectiva de la Ingeniería en México y el Mundo”, realizado por la Academia de
Ingeniería de México con el patrocinio del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
La información así como las opiniones y propuestas vertidas en este documento
son responsabilidad exclusiva de los autores.
La Academia y los autores agradecerán las sugerencias y comentarios de los
lectores para mejorar su contenido y las omisiones en que se haya incurrido en su elaboración.
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EL SECTOR AGUA EN MÉXICO: SITUACIÓN ACTUAL Y ESTRATEGIAS PARA SU DESARROLLO SUSTENTABLE
Este trabajo consta de los siguientes tres documentos:
I. LOS RETOS Y LAS OPORTUNIDADES DE LA INGENIERÍA EN LA GESTIÓN DEL
AGUA EN MÉXICO, Dr. Octavio A. Rascón Chávez
1 Reflexiones y recomendaciones iniciales
2 Gestión del agua 3 Recomendaciones para la gestión del agua en México
4 La Agenda del Agua en México
5 Hacia un nuevo Programa Nacional de Infraestructura
6 Referencias
II. EL AGUA EN MÉXICO Y EL PAPEL DE LA ACADEMIA DE INGENIERÍA EN LA
SOLUCIÓN DE SUS PROBLEMAS, Dr. Felipe I. Arreguín Cortés y Dr. Humberto
Marengo Mogollón
1. Resumen
2.1 El agua en México
2.2 Fenómenos meteorológicos extremos 2.3 Los retos del agua
2.4 Escasez del agua
2.5 Algunas propuestas de solución
2.5.1 Escasez de agua
2.5.2 La contaminación del agua 2.5.3 Algunas propuestas de solución
2.5.3 Algunas propuestas de solución
2.5.4 Ordenamiento ecológico
2.5.4.1 Algunas propuestas de solución 2.6 Impacto del cambio climático en el ciclo hidrológico
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2.6.1 Algunas propuestas de solución
2.7 Necesidad de inversión en investigación y desarrollo tecnológico
2.7.1 Algunas propuestas de solución 2.8 Propuesta de nuevo balance hídrico
2.9 Reuso y recirculación
2.10 Agua virtual
2.11 Desalación de agua 2.12 Humedad del suelo
3. Conclusiones
4. Referencias
III. SITUACIÓN ACTUAL Y FUTURO DE LAS PRESAS EN MÉXICO Y EN EL MUNDO,
Dr. Humberto Marengo Mogollón
1 Antecedentes
2 Las demandas de agua y sus problemas
3 Aguas utilizadas
3.1 Sector agrícola 3.2 Incremento del suministro de agua
4. La importancia de las presas
5. Acciones del Banco Mundial
6. Proyectos de rehabilitación 7. La importancia del futuro de las presas
8. Situación mundial en cuanto a construcción de presas
9. Presas sustentables ambientalmente
9.1 Desplazamiento de población indígena 9.2 Destrucción de bosques y vida vegetal
9.3 Degradación de calidad del agua y extensión de desastres
9.4 Promotores de presas; argumentos a favor y en contra.
10. Tendencias actuales en el diseño de presas
10.1 Introducción 10.2 Marco de referencia
10.3 Presas económicamente factibles
10.4 Aspectos de seguridad de presas
10.5 Tendencias de diseño 10.5.1 Avenidas de diseño
10.5.2 Obras de desvío
10.6 Costos de las presas
10.7 Presas de enrocamiento con cara de concreto (ECC) 11 Conclusiones
11.1 Respecto a la Seguridad de Presas
11.2 Pasos esenciales para la seguridad de presas
12 Referencias
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I. LOS RETOS Y LAS OPORTUNIDADES DE LA INGENIERÍA EN LA GESTIÓN DEL AGUA EN MÉXICO
Dr. Octavio A. Rascón Chávez
Ex Presidente y Académico de Honor de la Academia de Ingeniería de México
El presente es un documento de trabajo elaborado para el estudio “Estado del Arte
y Prospectiva de la Ingeniería en México y el Mundo”, realizado por la Academia de
Ingeniería de México con el patrocinio del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
La información así como las opiniones y propuestas vertidas en este documento
son responsabilidad exclusiva de los autores.
La Academia y los autores agradecerán las sugerencias y comentarios de los
lectores para mejorar su contenido y las omisiones en que se haya incurrido en su
elaboración.
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I. LOS RETOS Y LAS OPORTUNIDADES DE LA INGENIERÍA EN LA GESTIÓN DEL AGUA EN MÉXICO
Dr. Octavio A. Rascón Chávez Ex Presidente y Académico de Honor de la Academia de ingeniería de México
Contenido
1 Reflexiones y recomendaciones iniciales……………………………………………………………4
2 Gestión del agua…………………………………………………………………………………………………..6
3 Recomendaciones para la gestión del agua en México…………………………………….17
4 La Agenda del Agua en México …………………………………………………………………………19
5 Hacia un nuevo Programa Nacional de Infraestructura …………………………………25 6 Referencias ………………………………………………………………………………………………………..30
1 Reflexiones y recomendaciones iniciales
La utilización en el mundo, de los recursos naturales, tiene impactos favorables y
desfavorables cada vez mayores en la sociedad, y su gran demanda amenaza con superar a la oferta en muchas partes del mundo, por lo cual la sociedad enfrenta
la NECESIDAD URGENTE DE REDUCIR LA DEMANDA E INCREMENTAR LA OFERTA
SUSTENTABLE DEL AGUA, LAS MATERIAS PRIMAS Y LA ENERGÍA. Para asegurar
que se satisfagan las necesidades actuales y futuras de la humanidad, se requieren nuevos enfoques para la gestión sustentable de los recursos naturales y
de las cadenas de suministro en que éstos intervienen, Asimismo, ES
RECOMENDABLE lograr el equilibrio entre los beneficios económicos que se derivan
de la explotación y utilización de recursos naturales, con los impactos negativos a la sociedad y al medio ambiente, por lo cual las decisiones relacionadas con la
gestión del agua, la energía, la explotación de bosques, la silvicultura y la minería,
deben ser consideradas con un enfoque integral y en armonía con la naturaleza, y
que tomen en cuenta sus interdependencias y propicien la generación de nuevas
estrategias, procesos, tecnologías e innovaciones técnicas y de gestión (referencia 2).
El agua es un recurso utilizado en muchas actividades humanas, y es fundamental
para el mantenimiento de la vida en nuestro planeta y para el funcionamiento adecuado de todos los ecosistemas; es un recurso finito, no renovable, reciclable,
reutilizable e indispensable para lograr la sustentabilidad. Para el manejo
sustentable del agua con enfoque eco sistémico, se requieren cambios positivos en
los valores humanos, en los principios éticos y en las ideas culturales en que se apoyan los procesos y políticas actuales de gestión del agua. También se requiere
establecer estrategias basadas en la reducción de la demanda y del desperdicio
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por fugas, el reuso, el ahorro, la eficiencia en el uso, la calidad y la aplicación de
tecnologías adecuadas.
Por su lado, los bosques evitan la erosión y la desertificación, dan apoyo a la
biodiversidad, proporcionan el hábitat de la vida silvestre y contribuyen a
mantener en equilibrio las cuencas hidrográficas. En los ecosistemas forestales
están vinculados muchos elementos sociales, económicos y ecológicos, incluidos los incendios y plagas; por ejemplo, los bosques actúan como receptores
importantes de dióxido de carbono y generadores de oxígeno, y desempeñan un
papel crucial en el control de gases de efecto invernadero; por lo tanto, SE
RECOMIENDA que la administración forestal integral reconozca esta complejidad y utilice nuevas tecnologías y modelos para la toma de decisiones que garanticen la
sustentabilidad.
Por otra parte, ES RECOMENDABLE revalorar y reactivar las actividades agropecuarias, forestales y pesqueras por su trascendencia económica, social y
política, para el desarrollo equitativo de los sectores de la sociedad mexicana, con
el reto de contribuir a erradicar la pobreza, promover el empleo y el crecimiento
del ingreso, y mejorar la calidad de vida de la población rural. Asimismo, ES
INDISPENSABLE dar seguridad alimentaria a la población y abastecer con materias primas y agua a las industrias, y tratar las aguas industriales sin deteriorar los
recursos naturales que son la herencia para las futuras generaciones.
La sociedad demanda más y mejores productos del campo, suficientes, oportunos, y de alta calidad a un precio razonable, por lo que SE RECOMIENDA que el sector
rural se oriente a la promoción del desarrollo integral y equitativo, que estimule la
participación de los productores y demás agentes de las cadenas pecuarias y
agroalimentarias, en la identificación de demandas y prioridades, así como en la elaboración y gestión de programas y acciones, que tomen en cuenta las
potencialidades de cada región del país, y que considere la disponibilidad racional
del agua.
Actualmente sólo un grupo minoritario de productores mexicanos se integra a la
agricultura tecnificada, concurre con eficacia a los mercados y agrega valor a su
producción, por lo que ES RECOMENDABLE incorporar medidas efectivas para
incrementar la productividad, competitividad y rentabilidad de los procesos
productivos, incorporar valor agregado a los productos y promover una mayor equidad entre la población del medio rural, cuidar el agua y los recursos naturales
para no comprometer el desarrollo humano sustentable de las generaciones
futuras.
Para lograr todo esto ES RECOMENDABLE mejorar sustancialmente el
financiamiento, la calidad y la cantidad de las tareas de educación en todos los
niveles, investigación científica, desarrollo tecnológico, innovación, transferencia,
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validación, adecuación y adopción de tecnologías agropecuarias, pesqueras y de
uso eficiente del agua para riego, tanto nacionales como internacionales; para que
éstas tengan éxito, ES RECOMENDABLE también diseñar un programa concurrente con participación interinstitucional de centros de educación e investigación, y de
organizaciones de gobierno y no gubernamentales, con mecanismos eficaces de
coordinación, planeación y evaluación en el ámbito nacional, entidades
federativas, distritos de desarrollo rural y municipios; siempre tomar en consideración las necesidades que plantean los productores y demás agentes de la
sociedad rural. En la referencia 8 se señalan los desafíos y prioridades en
investigación para la sustentabilidad global que incluyen aspectos básicos sobre el
agua
Los retos y las oportunidades para las distintas ramas de la ingeniería, asociadas a
la gestión sustentable de los recursos naturales, incluido todo lo antes señalado
acerca del agua, son enormes; con éstos que se agotan rápidamente, muchos de ellos no-renovables, se debe aprovechar la capacidad de los ingenieros para
desarrollar nuevas soluciones con el apoyo de políticas públicas y marcos
normativos claros y eficaces, y con la consideración adecuada de las repercusiones
sociales. Para tener éxito en el cumplimiento de estos desafíos y aprovechar las
oportunidades, los ingenieros deberán trabajar estrechamente con la sociedad, la industria, las organizaciones públicas y los políticos.
2 Gestión del agua La población mundial se triplicó en el siglo XX y la utilización de agua dulce
aumentó seis veces. Si se considera que la agricultura consume cerca del 70% del
agua del mundo y que se pronostica que la población crecerá entre 40% y 50% en
los próximos 50 años con un crecimiento explosivo en las áreas urbanas, en las
que se estima que dentro de dos décadas vivirá casi el 60% de la población mundial (referencia 14), se necesitará mucha más agua para suministro humano,
el saneamiento y producir alimentos, especialmente en las regiones densamente
pobladas (referencia 11). Por otra parte, en las grandes ciudades se forman
asentamientos informales que no disponen de los servicios básicos de agua y saneamiento, y que con frecuencia se ubican en áreas de alto riesgo por
inundaciones y deslaves de tierra, por lo cual SE RECOMIENDA un ordenamiento
territorial en cada comunidad que tome esto en cuenta y que sea cumplido
escrupulosamente.
Por otra parte, en la referencia 15 la ONU señala que adaptarse a los efectos de un
aumento de dos grados en la temperatura global, SEGÚN ESTIMACIONES del
Banco Mundial en 2010, podría costar entre 70,000 y 100,000 millones de dólares, de los cuales entre 13,700 y 19,200 irían destinados principalmente al suministro
de agua y a la gestión de las inundaciones. Asimismo, la necesidad de responder a
un aumento del 60% de la demanda energética en las próximas tres décadas y de
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invertir en energía limpia para reducir los efectos del cambio climático, hace
además de la energía hidráulica y de los biocarburantes factores esenciales en los
planes de desarrollo.
La Agencia Internacional de Energía (AIE), de acuerdo con las cifras recogidas en
un estudio (referencia 15), calcula que al menos el 5% del transporte mundial se
alimentará de BIOCARBURANTES de aquí a 2030 Y QUE SU PRODUCCIÓN PODRÍA CONSUMIR ENTRE EL 20 Y EL 100% DE LA CANTIDAD TOTAL DE AGUA UTILIZADA
EN EL MUNDO POR LA AGRICULTURA. Si se tiene en cuenta que un litro de etanol
producido a partir de caña de azúcar necesita 18.4 litros de agua y 1.52 metros
cuadrados de tierra, la cantidad de agua requerida por esas plantaciones podría ser "particularmente devastadora" en regiones como el África Occidental, donde
escasea. La agricultura utiliza en la actualidad el 70% del agua dulce planetaria, y
PARA 2050 SE PREVÉ NECESARIO un aumento de otro 70% en la producción
agrícola y del 19% de su consumo mundial de agua, porcentajes que podrían ser mayores en ausencia de progresos tecnológicos y de decisiones políticas
adecuadas. El resto de los sectores económicos seguirá disputándose el acceso a
los recursos hídricos, y si no cambia el actual modo de consumo, SE PRONOSTICA
que las necesidades de agua destinada a la producción energética crecerá el 11.2
% de aquí a 2050.
Dentro de esa misma perspectiva temporal, el aumento de la población en tierras
inundables, el cambio climático, la deforestación y el alza del nivel del mar
amenazan con hacer pasar el número de personas expuestas a inundaciones a 2,000 millones, y el costo económico de esa situación es considerable: la ONU
CALCULÓ en 2011 que el 90% de los riesgos naturales están ligados al agua y que
el costo total de las 373 catástrofes naturales registradas en 2010 se elevó a
110,000 millones de dólares. La referencia 15 aporta además otros datos a nivel global, como que el 80 % de las aguas residuales no se recogen ni tratan y van
directas a otras masas de agua o se infiltran en el subsuelo, lo que es fuente de
problemas de salud para la población y de un deterioro extendido del medio
ambiente.
Por otra parte, es bien conocido que el envejecimiento y deterioro de los sistemas
de distribución de agua complican estos problemas por las fugas que se ocasionan,
la cada vez mayor contaminación de las aguas superficiales y subterráneas, y el
cambio climático, plantean desafíos importantes para la administración local, regional y global del agua, por las incertidumbres que adicionan. Las
precipitaciones en muchas regiones demuestran la creciente frecuencia y gravedad
de las inundaciones y sequías, las cuales tienen serios impactos en los ecosistemas
acuáticos que apoyan el suministro sustentable de alimentos y de agua dulce.
Por lo tanto, los volúmenes de agua limpia necesarios para lograr el desarrollo
sustentable de las regiones y países, así como el crecimiento en la producción de
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energía, incluidos los biocombustibles y la hidroeléctrica, no estarán disponibles si
se sigue con las políticas y prácticas actuales de utilización y desperdicio del agua,
por lo cual ES MUY RECOMENDABLE una gestión sustentable, eficiente y equitativa del agua.
La capacidad de los modelos matemáticos del clima para predecir las
precipitaciones es reducida, y la comprensión de los impactos en las cuencas regionales es todavía muy incierta; por tanto, ES RECOMENDABLE que políticas de
gestión del agua en las cuencas hidrográficas deben adaptarse para garantizar la
protección de las mismas y de los acuíferos subterráneos, para garantizar el
abastecimiento futuro de agua y conservar la estabilidad de los ecosistemas.
ES RECOMENDABLE también que LAS ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DEL AGUA
reflejen las condiciones locales de suministro, de la demanda y del medio
ambiente, e incluir el reciclaje, reutilización, almacenamiento, distribución y regeneración del agua. Las herramientas para ello son la gestión regional de las
cuencas hidrográficas, los planes de respuesta a sequías, almacenamiento de
agua, sistemas de negociación para la distribución entre los distintos usos,
incentivos para generar y emplear nuevas tecnologías para la conservación y el
uso de agua no potable, desarrollo de acuíferos subterráneos, y transferencias de agua entre cuencas. La aplicación y el éxito de estas herramientas estratégicas
dependen de la comunidad de ingenieros que trabajan multidisciplinariamente con
los gobiernos nacionales y regionales, así como con otros profesionales, para
integrar los factores sociales, ambientales y económicos en las políticas y prácticas adecuadas.
De acuerdo con la referencia 1, para que el manejo del agua sea sustentable, es
necesario considerar a los tres ejes que involucra: el económico, el social y el ecológico. La economía ambiental es sólo una parte, al enlistar los beneficios y
costos de aprovechamiento y de conservación para encontrar una función de
balance, pero tendrá que generar mecanismos para que el agua no se siga viendo
exclusivamente como una mercancía. En la perspectiva de la economía destaca el
CONCEPTO DE EFICIENCIA, como un factor de sustentabilidad en cantidad y calidad del recurso.
En el eje social del manejo sustentable, hay que reconocer que hay inequidad en
el acceso al recurso hídrico y en la infraestructura para disposición de las aguas residuales; la población mexicana tiene causas naturales para ello por las
características geográficas, climáticas y topográficas del país, y causas antrópicas
por presiones del crecimiento poblacional, por la normatividad y por las políticas
públicas.
En el eje ecológico, la respuesta de un ecosistema por la utilización del agua es
multifactorial en tiempo y en espacio, y debe ser tomada en cuenta para el manejo
10
sustentable. Los procesos eco sistémicos que se generan en una región dependen
de las interacciones de los factores abióticos, como temperatura, luz, nutrimentos
y cantidad y calidad de agua, con los factores bióticos, como tipo y cantidad de los organismos que viven en el ecosistema. Sin embargo, debido a que el ser humano
interfiere en esta interacción, ES RECOMENDABLE integrar los ecosistemas a los
sistemas sociales, generar los socio-eco-sistemas, y comprender los efectos del
manejo del agua, así como las necesidades de la sociedad y de los ecosistemas.
La sustentabilidad implica comprender el funcionamiento de cada región desde los
puntos de vista eco sistémicos y del agua, y demanda financiamiento para
construir sistemas de protección contra inundaciones, y para captar el agua y controlar su calidad; un instrumento para lograrlo PODRÍA SER el pago por
servicios ambientales para la restauración de ecosistemas (referencia 1).
Además ES RECOMENDABLE lo siguiente:
Mejorar la información sobre disponibilidad (cantidad, calidad y oportunidad)
de agua, sus usos y usuarios, y sobre los impactos esperados del cambio
climático, tanto en el ciclo hidrológico como en los aprovechamientos y
usuarios.
Mejorar la información y su disponibilidad pública sobre los impactos que el
régimen de impuestos, subsidios, cobros, etc., tiene sobre los diferentes
usos y usuarios, así como sus efectos sobre eficiencia, sustentabilidad y equidad.
Mejorar la identificación y el análisis de los impactos de fenómenos
hidrometeorológicos extremos (inundaciones y sequías), incluido el efecto en las poblaciones, en los recursos naturales y en la infraestructura.
Elaborar criterios claros para determinar el alcance de los derechos de agua
y de permisos de descarga en condiciones de escasez, así como lograr su
condicionamiento en favor de los objetivos de sustentabilidad ambiental y resiliencia.
Lograr una mejor integración entre la gestión del agua superficial y el agua
subterránea, entre la asignación del agua y control de su contaminación, entre gestión de la demanda de agua y gestión de su oferta, y entre el
manejo del agua y el ordenamiento territorial.
En la referencia 1 también se señala que la crisis del agua en México se debe no sólo a una condición hidrológica natural desfavorable, sino también a la falta de
gobernabilidad del recurso, entendida ésta como la capacidad del país de organizar
el desarrollo y manejo sustentable del agua, como un “elemento natural”
11
jurídicamente tutelable, y no nada más como un “recurso natural” ingobernable, ni
como un “recurso económico” antrópicamente manipulable. Es indudable que la
gobernabilidad hídrica es particularmente importante en regiones donde la demanda de agua es superior o superará la disponibilidad en el corto plazo, y tiene
una conexión directa con la gobernabilidad del país en general, pero el agua tiene
características especiales que la hacen compleja porque:
es multisectorial por su carácter indispensable para la agricultura, la
ganadería, la industria, el desarrollo urbano y rural, el turismo, el medio
ambiente y la energía, por señalar sólo algunos;
es multinacional, multiestatal y multimunicipal, con fuertes interacciones y
competencias por su disponibilidad dentro de las cuencas hidrológicas, que
no coinciden con las fronteras políticas;
es un elemento dinámico con variaciones temporales durante las estaciones
del año y con ciclos de abundancia y sequía;
es difícil de medir a lo largo del ciclo hidrológico, en el cual puede haber
conexiones entre las aguas superficiales y las subterráneas, y en las que la cantidad y la calidad son atributos importantes;
tiene una diversidad de valores, entre ellos el social, el ambiental, el
económico, el cultural y el religioso;
provoca condiciones de vulnerabilidad para la población, que fácilmente se
convierten en conflictos, y
su aprovechamiento y protección requiere de la intervención de muy
diversas áreas del conocimiento.
Los problemas vigentes que sobresalen en materia de gobernabilidad hídrica en México son, según la referencia 1:
La crisis de gobernabilidad no ha disminuido en los últimos años. Para
avanzar se requiere contar con un diagnóstico que sea objetivo, integral y
profundo de la situación del agua, para poder establecer una estrategia a largo plazo (25-50 años).
La falta de gobernabilidad hídrica se percibe claramente en los fenómenos
extremos, que ponen de manifiesto tanto la vulnerabilidad de la población más pobre, que ocupa con frecuencia los cauces y llanuras de inundación y
deslave, como la falta de integración de las medidas estructurales y no
estructurales para la prevención de daños por sequías e inundaciones.
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También se percibe falta de gobernabilidad hídrica en el número de plantas
de tratamiento construidas que no operan o lo hacen en forma deficiente.
Existe una crisis de normatividad en la que se identifican serias deficiencias
de los instrumentos legales, un incumplimiento amplio de importantes
disposiciones e inexistencia del Reglamento de la Ley de Aguas Nacionales
(LAN) por varios años.
Existe una crisis de valores que se refleja en conductas de desperdicio del
recurso hídrico y en una corrupción en la que intervienen autoridades y
particulares.
La consecuencia de estas crisis ES EL DETERIORO EN EL QUE ESTÁN LOS
RECURSOS HÍDRICOS DEL PAÍS. La prioridad establecida en las normas, como
asunto de seguridad nacional, no se refleja en la protección suficiente a los cuerpos de agua existentes en el territorio nacional, tanto superficiales como
subterráneos.
Para los escenarios futuros del sector agua en México, las proyecciones de
demanda de agua (FAO 1996) estiman que ésta crecerá rápidamente, los sectores urbano e industrial serán los que más aumenten el uso de agua, y no tanto los
sectores de agricultura y acuacultura, principalmente por factores de orden
socioeconómico. En esa perspectiva, toma importancia la desproporción que existe
entre la cantidad de agua que se capta por escurrimiento y la alta demanda en
México, por una población de más de 112 millones de habitantes, lo cual hace que la disponibilidad del agua por persona sea considerada como baja. Por otra parte,
las variaciones de temperatura y precipitación se reflejan en cambios en las
variables del ciclo hidrológico para cada región de México.
Por ejemplo, según la referencia 3, en el Estado de México el 85% del caudal de
agua suministrado tiene fuentes de origen subterráneo, y el 15% proviene de
fuentes superficiales; en él se ofertan 38.9m3/s y a cada persona se le entregan
227 litros al día. En cuanto a la cobertura, 943,000 habitantes no cuentan con servicio de agua potable entubada, para lo cual se requieren 193,000 tomas
domiciliarias. Asimismo, se requieren 332,00 conexiones a los sistemas de drenaje
para atender a 500,000 habitantes, y sólo se tratan 6.1 de los 30m3/s de aguas
residuales. Por otra parte, se estima que las fugas de agua son cercanas al 30%, esto es, 11.7m3/s, lo que podría abastecer a 5 millones de habitantes. Toda esta
problemática DEBE RESOLVERSE EN UN PLAZO DE 20 AÑOS mediante la
construcción y operación de la infraestructura hidráulica necesaria, para coadyuvar
a la gestión sustentable del agua en el Estado de México.
Un buen ejemplo de cómo resolver la problemática señalada lo constituye el
Programa de Sustentabilidad Hídrica del Valle de México (PSHCVM) de la
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CONAGUA, que tiene como objetivos tratar el 100% de las aguas residuales
(actualmente se trata sólo el 15%), reducir la sobre explotación del acuífero en
15m3/s, desarrollar una nueva fuente de suministro de agua para el Valle de México y prevenir la inundación de zonas urbanas. Entre las obras importantes
para esto están en construcción el túnel emisor oriente y la planta de tratamiento
de aguas residuales Atotonilco (referencia 10).
De acuerdo con la referencia 1, las proyecciones de la FAO se modifican cuando se
incluye el cambio en la disponibilidad natural del recurso agua, bajo el efecto del
cambio climático. Al tomar LOS ESCENARIOS PARA LA CLIMATOLOGÍA DE 2030,
se considera que la disponibilidad disminuye por el aumento en la temperatura y la evapotranspiración, además de una ligera disminución en la precipitación anual, lo
que lleva a una reducción anual de aproximadamente un 10% en la disponibilidad
de agua con respecto a 2000. Esto trae también un aumento en la demanda de
agua en el sector agrícola en un 10%, pues al disminuir la humedad en el suelo, como se estima, se tendrá que extraer más agua para riego.
Así, como ejemplo, los escenarios con Cambio Climático para 2030 muestran que
tanto Baja California como Sonora pasarán a una situación crítica, y Sinaloa y la
Región Hidrológica del Lerma tendrán fuerte presión sobre el agua; incluso, zonas del sur de México y la Península de Yucatán podrían experimentar una presión de
media a fuerte sobre dicho recurso. Lo anterior indica que los aumentos en el
grado de presión sobre el agua en las próximas décadas, por efecto de cambio
climático, pueden ser tan importantes como los de orden socioeconómico.
LAS PROYECCIONES PARA EL FUTURO bajo diversos escenarios socioeconómicos,
de acuerdo con criterios para definir regiones con condiciones críticas en el sector
agua, indican que México será un país que requerirá de especial atención, principalmente hacia las zonas oeste, noroeste y norte. Quizá los únicos escenarios
que podrían disminuir el deterioro del sector agua, son aquellos en que las
políticas y la sustentabilidad tienen alta prioridad, y en los que el trabajo comience
desde ahora.
También es importante destacar que en la referencia 4 se presentan resultados
recientes de investigaciones globales y nacionales, tales como las anomalías
observadas en las precipitaciones, proyecciones para el final del siglo XXI del
cambio de las precipitaciones, cambios y anomalías en el escurrimiento, cambios en la temperatura y en la evapotranspiración potencial asociada a un incremento
de 2 grados centígrados, cambios en la demanda de agua de los cultivos ante un
incremento de 3 grados centígrados en la temperatura, entre otros, que al irse
actualizando a lo largo del tiempo, conforme se obtenga información de campo y se mejoren los modelos probabilísticos de predicción, servirán para sustentar
objetivamente muchas de las decisiones y políticas de gestión del agua en México.
14
Aun cuando se tenga incertidumbre en las proyecciones de cambio climático, la
rehabilitación y la conservación de la biodiversidad son medidas de adaptación
primordiales para conservar y proteger la disponibilidad y calidad del agua, ya que NINGÚN ESCENARIO INDICA QUE MÉXICO TENDRÁ MAYOR DISPONIBILIDAD DEL
RECURSO; por lo tanto, SE RECOMIENDA incluir acciones de manejo adaptativo,
así como de conservación y restauración de cuencas. Los Sistemas de Alerta se
han enfocado en preservar las vidas humanas, pues acertadamente se han privilegiado éstas sobre las pérdidas de vivienda, infraestructuras de transporte y
de generación de energía, y del patrimonio cultural e histórico, así como daños en
el sector productivo en general. Los Sistemas de Prevención deben manejar de
manera integral a la cuenca, ya que conforme se avanza en la época de lluvias, los suelos disminuyen su capacidad de retención y la respuesta de la cuenca se vuelve
más rápida y peligrosa.
En la referencia 5 se presentan las experiencias que se captaron y las recomendaciones que se tienen para los casos de estudio de las zonas urbanas de
Chile y el área metropolitana de Buenos Aires, Argentina, mismas que pueden
servir de guía para la toma de decisiones en otras ciudades y países, en particular
de México.
En la referencia 7, Lineamientos de política pública para el sector agua potable y
saneamiento, publicada por la CEPAL en junio de 2011, se sintetiza la experiencia
acumulada en el desarrollo de las actividades de investigación y asistencia técnica
realizadas en el marco del proyecto "Sustentabilidad y la igualdad de oportunidades en globalización. Componente 1, Tema 4: Construyendo
Compromiso, Eficiencia y Equidad para Servicios Sustentables de Agua Potable y
Saneamiento en América Latina y el Caribe", cuyo objetivo fue fortalecer la
capacidad de los gobiernos de los países de la región para diseñar e implementar políticas públicas efectivas con énfasis en compromiso, eficiencia, equidad y
sustentabilidad. Las lecciones se agrupan en las siguientes ocho líneas de análisis:
1. Factores exógenos determinantes del desempeño y la sustentabilidad de la
prestación de los servicios; 2. Eficiencia en organismos prestadores; 3.
Organización institucional del sector; 4. Estructura industrial; 5. Regulación y contratos; 6. Tarifas y subsidios; 7. Políticas para población rural; y 8. Nuevas
condicionantes que impone la globalización. Los planteamientos y las conclusiones
de este documento pueden ser útiles también para tomarlas en cuenta en los
proyectos de México, con las debidas adaptaciones.
Por otra parte, en la referencia 12 se resumen puntos importantes de la referencia
13 (Peak Water: The Preeminent 21st Century Commodity Story). Dicho informe
pinta una imagen convincente de un mundo que está al borde de una crisis severa de agua, pero también ofrece esperanzas que presentan, en respuesta, nuevas
soluciones tecnológicas y oportunidades emergentes.
15
Entre los puntos importantes, que coinciden en mucho con lo señalado por otros
autores citados en este documento, se señala que frente a los costos crecientes y
los menguantes suministros del agua, LOS NEGOCIOS DEL AGUA SE VERÁN OBLIGADOS A INVERTIR EN INFRAESTRUCTURA Y TECNOLOGÍA de este vital
líquido para propiciar el crecimiento de la industria u organismos que gestionan el
agua. Es probable que las múltiples fuerzas interrelacionadas que convergen para
exacerbar el problema de escasez de agua, muy pronto tengan un impacto visible y doloroso en el mundo, por lo siguiente:
Incremento constantemente de la demanda: Aunque el crecimiento
demográfico es la causa principal del aumento de los niveles de consumo global del agua, este aumento ha superado al crecimiento demográfico por
un factor de dos. Se espera, por ejemplo, que la tasa de demanda en los
Estados Unidos de América aumente entre 10 y 20 por ciento sobre los
niveles de 1995.
Riesgo de sequía extrema: Las temperaturas constantemente crecientes por
el cambio climático, así como la explotación global de los recursos hídricos,
han aumentado significativamente la amenaza de la sequía. Para 2030, es
probable que casi dos tercios de los Estados Unidos estén drásticamente más secos, lo cual pondrá a gran parte de la nación en riesgo de sequía extrema.
Desaparición de la capa de nieve: En el hemisferio norte la cubierta de nieve
disminuyó 1.3 por ciento cada diez años durante la última década. El
programa del medio ambiente de las Naciones Unidas (PNUMA) pronostica que la tierra experimentará pérdidas de nieve de 60 a 80 por ciento para
finales del siglo XXI.
Presión del sistema agrícola: La agricultura utiliza el 70% de todos los
consumos de agua. La creciente afluencia global aumentará la demanda intensiva de agua para alimentos, como la carne, que requiere 10 veces más
agua que el arroz. Los esfuerzos globales para reducir la pobreza y el
hambre también requerirán aumentar la producción agrícola y, por tanto, el
uso del agua.
Rápida urbanización: Actualmente más de la mitad de la población mundial vive en ciudades. En 1990, el mundo tenía 10 ciudades con poblaciones de
más de 10 millones; en 2020, la ONU predice que ese número aumentará a
27. La urbanización está usualmente asociada con un creciente nivel de vida,
y puede aumentar la demanda de agua de una persona hasta en cinco veces mayor que el requerimiento básico de agua.
Dadas estas tendencias, los autores del informe arriba citado PRONOSTICAN que
la industria mundial del agua va a experimentar una transformación drástica QUE
16
INVOLUCRARÁ UNA INVERSIÓN SIGNIFICATIVA EN TECNOLOGÍA DEL AGUA. Se
espera que el gasto de capital en la infraestructura de agua aumente de 90
millones de dólares en 2010 a 131 millones de dólares en 2016. ES RECOMENDABLE que la inversión se centre en algunas áreas diferentes, tales
como:
Riego más eficiente: La capacidad de mantener la creciente población mundial depende de aumentar la producción agrícola. El aumento de
producción requerirá el empleo de técnicas de riego más eficientes que
produzcan más por cada gota de agua. El uso del riego por goteo puede
aumentar la eficiencia en un 50% sobre el riego por canales, que es el método más común de riego utilizado en los países en desarrollo. Se espera
que estas mejoras aumenten la producción mundial a más del doble para
2050.
Cultivos tolerantes a la sequía: Si se reconoce que el cambio climático está haciendo al mundo más cálido y seco, las empresas de biotecnología están
utilizando la ingeniería genética y la crianza convencional para desarrollar variedades de cultivos que pueden mantener su producción en condiciones
de sequía.
Avances en el tratamiento y la reutilización del agua: Cuando se trata de
traer agua de fuentes de agua sucia, el tratamiento de las aguas residuales
cuesta alrededor de un tercio menos que la desalinización. Como tal, la
inversión en plantas para reutilización de agua está experimentando un crecimiento significativo y se prevé que la producción en las instalaciones
para reutilización de agua aumentarán en un 52% entre 2010 y 2016.
Desalinización más barata: Las innovaciones en la tecnología de desalinización, mediante membranas más eficientes y dispositivos de
recuperación de energía, han sido capaces de reducir significativamente el
costo de este proceso, tradicionalmente caro. Estas innovaciones incluyen
una membrana biomimética que imita el proceso de transporte de agua de las membranas de células vivas. Se espera que la capacidad de
desalinización global aumente a más del doble de 2009 a 2016.
Agua virtual: Muchos países están abordando los problemas de escasez de agua doméstica e invierten en tierras de otros países para producir más
cultivos intensivos de agua. Si esa tierra tiene mayor productividad que la
tierra doméstica, esta estrategia puede resultar en ahorros globales de agua.
Por otra parte, en la referencia 9 se presentan experiencias sobre avances legislativos en gestión sustentable y descentralizada del agua en América Latina,
17
en la cual se expresan las siguientes RECOMENDACIONES SOBRE POLÍTICAS
PÚBLICAS RECOMENDABLES para México:
La existencia de marcos legales que permitan una reforma del sector son un
paso relevante, pero en ningún caso suficiente, para una gestión eficaz y
eficiente de los recursos hídricos. De aquí que es importante desarrollar
políticas públicas de implementación y monitoreo, de modo de asegurar que los objetivos propuestos con la reforma legal puedan ser efectivamente
alcanzados. Dicho de otro modo, nada se consigue con que una ley diga que
se gestionarán integradamente los recursos hídricos, si en la práctica no
existe la capacidad necesaria para ejecutarla en forma efectiva.
La implementación de la política pública requiere de un esfuerzo sostenido
para capacitar a quienes intervienen en la gestión de los recursos hídricos,
con los conocimientos necesarios para llevar adelante la tarea, así como
dotarlos con poderes y recursos conmensurados a su responsabilidad.
Se debe planificar en el largo plazo la implementación de la reforma,
consultar etapas de ejecución junto a indicadores de desempeño, de modo
de verificar que el rumbo propuesto por la reforma marche hacia el objetivo
establecido.
Es importante promover campañas de socialización de los cambios realizados en los cuerpos legales, de modo de legitimar la reforma y sensibilizar a la
comunidad del nuevo rol que debe jugar en un esquema de gestión integral
de los recursos hídricos (GIRH).
Se requiere realizar un esfuerzo para profundizar los mecanismos de gobernabilidad, como lo son los de participación y transparencia.
Adicionalmente, se debe comenzar un trabajo de modificación legal para
permitir la rendición de cuentas efectiva, el acceso a la justicia de parte de la
comunidad, y promover mecanismos de integridad y lucha contra la corrupción.
Es recomendable separar los ámbitos legales aplicables a los recursos
hídricos de aquellos de los servicios de agua potable y saneamiento, de
modo de no mezclar materias que por definición son distintas, puesto que
tienen objetivos propios y requerimientos profesionales y clientelas diferentes. Esto se logra a través de la formulación de normas separadas
para los dos ámbitos, o segregar las normas cuando éstas estén unidas en
un mismo cuerpo normativo.
A las legislaciones nacionales se deben incorporar normas sobre gestión integrada de recursos transfronterizos, así como también es importante
promover en el ámbito regional la adopción de la Convención de Naciones
18
Unidas sobre el Derecho de los Usos de los Cursos de Agua Internacionales
para Fines Distintos de la Navegación, de modo de regular el
aprovechamiento de los recursos compartidos.
En el diseño institucional de los organismos estatales, se debe tender a
separar las funciones de formulación de políticas públicas de las de su
ejecución y de las de control, de modo de crear una institucionalidad que
genere frenos y contrapesos entre los diversos actores públicos.
Se debe regular en forma más efectiva el aprovechamiento de los recursos
hídricos subterráneos, pues constituyen en muchos casos reservas futuras
de aguas.
SE RECOMIENDA que los ingenieros participen en puestos de alto nivel, por
designación o por elección democrática, en que puedan influir en la
definición de las políticas públicas adecuadas para la gestión de los recursos hídricos.
3. Recomendaciones para la gestión del agua en México
ALGUNAS RECOMENDACIONES para la gestión del recurso hídrico en México,
según las referencias 1 y 2, son:
1. El modelado matemático del cambio climático debe dar información útil para
la planeación de cuencas hidrográficas regionales, y el financiamiento del
gobierno debe centrarse en modelos útiles para la toma de decisiones locales, regionales y globales
2. La política del gobierno debe apoyar la gestión de los recursos hídricos
estratégicos, en virtud de un mandato amplio de conservación del agua, protección del medio ambiente y desarrollo económico sustentable, integrar
nuevas tecnologías, normas de seguridad, desarrollo de políticas y los cambios
pertinentes en la legislación/reglamentación
3. El agua es un insumo clave para la producción de alimentos y energía, y cantidades significativas de energía se utilizan para tratar y suministrar agua;
esta interrelación agua-energía-alimentos debe ser bien entendida para hacer
adecuadas compensaciones comerciales para el desarrollo social y económico
futuro
4. Las políticas del gobierno deben apoyar las inversiones en la construcción y
renovación de infraestructura para el suministro de agua potable y el
tratamiento de aguas residuales en todo el mundo
19
5. Prevenir y remediar el mal uso y despilfarro del agua
6. Mejorar los sistemas de riego para reducir las pérdidas de agua por filtración y evaporación
7. Mejorar y mantener en buen estado las infraestructuras de suministro de
agua a la población
8. Realizar el reciclaje del agua
9. Desarrollar nuevas variedades de cultivos que se adapten mejor a las condiciones hidrológicas de cada región
10. Adaptar los periodos de siembra a los cambios en las precipitaciones
11. Relocalizar o proteger mediante diques y barreras a las infraestructuras
costeras importantes bajo riesgo
12. Evitar que se sigan asentando comunidades en áreas susceptibles de
inundación, deslaves y terrenos inestables, e ir desalojándolas de las áreas vulnerables que actualmente están ocupadas
13. Mejorar los planes de prevención y atención de emergencias por fenómenos
hidrometeorológicos
14. Establecer políticas de cambio climático que incluyan información,
educación y participación pública
Casi todos los países de América Latina tienen incorporada en sus marcos legales
la necesidad de crear sistemas de gestión del agua en el ámbito de cuencas, que
son la base para avanzar hacia la gestión integrada de los recursos hídricos. Las
controversias surgen en relación con la creación de organizaciones de gestión del
agua a nivel de cuencas encargadas de articular las intervenciones de múltiples actores sobre el sistema hídrico que inexorablemente comparten. Para ser
efectivas, estas entidades deben estar dotadas no sólo de “consejos”, o sea
órganos de representación, participación y deliberación, sino también de
organismos técnicos de apoyo con personería jurídica, con capacidad de autofinanciamiento y personal profesional, calificado y estable (referencia 19).
¿Qué políticas públicas han probado ser efectivas para establecer sistemas de
manejo de los recursos hídricos a nivel de cuencas hidrográficas y han ayudado a formular, aplicar e implementar planes de gestión articulada de las intervenciones
humanas en este ámbito? Entre los casos observados, se reconocen las siguientes
20
prácticas como efectivas (referencia 19), por lo cual SE RECOMIENDAN para
tomarse en cuenta en México:
Que reconozcan que la gestión del agua y las cuencas son una de las bases del desarrollo socioeconómico sustentable.
Que las leyes de aguas incluyan y apoyen la creación de organizaciones de
gestión de los recursos hídricos a nivel de cuencas y garanticen su
continuidad. Que aseguren una efectiva desconcentración y autonomía de los sistemas de
gestión del agua y los doten de los elementos necesarios para darles
estabilidad y capacidad de manejo.
Que se creen y consoliden organizaciones de gestión del agua que cuenten
tanto con órganos de participación y deliberación, como con equipos técnicos de apoyo, implementación y financiamiento.
Que los organismos de cuenca cuenten con el apoyo gubernamental
sustantivo permanente, así como que estén sujetos a auditorias y
fiscalización. Que tengan capacidad de cobrar por el agua e invertir en acciones de interés
común para los actores de la cuenca.
Que retengan, capaciten en forma constante y remuneren adecuadamente al
personal calificado, tanto en el ámbito nacional o central, como en el de cuencas.
Que en el diseño institucional de los órganos de gestión del agua por cuenca
(consejos) se procure asegurar una adecuada representatividad y, al mismo
tiempo, evitar la captura del proceso de toma de decisiones por grupos de interés.
Que fomenten el diálogo, la construcción de consensos, la participación
informada, refuercen las capacidades de los actores, y que guíen las
intervenciones sobre la cuenca y el agua, con base en una visión compartida
sobre lo que se desea lograr a mediano y largo plazos. Que las organizaciones de gestión del agua por cuenca dispongan de
protocolos y directivas formales, roles y funciones bien definidos, criterios
objetivos para la toma de decisiones, y guías y procedimientos claros, y que
todos ellos se hagan cumplir en forma efectiva. Que se orienten, presididos por un criterio realista y pragmático, a resolver
problemas concretos e inmediatos, con énfasis en el fomento de
coordinación y promoción de la eficiencia.
4. La Agenda del Agua en México De acuerdo con la Agenda del Agua 2030 del gobierno federal mexicano
(referencia 6), de los 653 acuíferos que se tienen en el país, 104 sufren graves
21
problemas de sobre explotación, y otros 68 están en el límite de la sobre
explotación. Cabe destacar que con esta Agenda se pretende dar un salto
cualitativo y cuantitativo a la gestión integral de los recursos hídricos en el país, e incorpora muchas de las recomendaciones citadas antes en este documento.
Las metas de la Agenda para los próximos 20 años, entre otras muchas, son:
Que todos los ríos y lagos estén libres de basura
Que todos los asentamientos humanos estén libres de riesgo de inundación,
debido a una política de planeación urbana y de reubicación eficaz de asentamientos en zonas de riesgo por inundación
Que todos los suburbios del país estén conectados a redes de agua potable,
y que todas las localidades rurales tengan disponibilidad de agua potable
Que todas las aguas municipales sean colectadas y reciban tratamiento, y
que todas las aguas tratadas sean reutilizadas
Que toda la superficie de riego esté tecnificada y que todos los acuíferos estén en equilibrio, mediante la disminución de la extracción en los acuíferos
sobre explotados y el incremento de su recarga
En este contexto, la Agenda del Agua tiene cuatro desafíos:
1. Cuencas y acuíferos en equilibrio
2. Asentamientos seguros frente a inundaciones catastróficas
3. Cobertura universal
4. Ríos limpios
A cada desafío se le asocian diversas INICIATIVAS que, como se verá, cubren prácticamente LAS PRINCIPALES RECOMENDACIONES SEÑALADAS anteriormente
en este documento, y también toman en cuenta mucho de lo que se señala en las
siguientes dos secciones de este documento y en las referencias bibliográficas del
mismo; LAS INICIATIVAS O RECOMENDACIONES son:
Para cuencas y acuíferos en equilibrio:
1. Dar un papel más relevante a los Comités Técnicos de Aguas Subterráneas
(COTAS) en la gestión de los acuíferos
22
2. Fortalecer la organización y funcionamiento de los Consejos de Cuenca y sus
órganos auxiliares
3. Robustecer las funciones de gobierno de la CONAGUA y su organización
regional
4. Involucrar a las Asociaciones Civiles de Usuarios de Riego (ACU) y a los Comités Técnicos de Aguas Subterráneas (COTAS) en el impulso del ahorro
de volúmenes y tecnificación del riego
5. Formular reglamentos para la distribución de las aguas superficiales por cuenca y subterráneas por acuífero
6. Reforzar los sistemas de medición y verificación del cumplimiento de los
volúmenes concesionados
Las iniciativas asociadas al desafío ríos limpios son:
1. Reforzar los mecanismos institucionales disponibles para desincentivar las
conductas contaminantes de los diversos usuarios
2. Desarrollar una normatividad específica para la evaluación, monitoreo y
control de la contaminación difusa
3. Promover y reforzar los programas de reforestación intensiva asociada a la
conservación de suelos en cuencas hidrográficas prioritarias
Las iniciativas vinculadas al desafío de cobertura universal son:
1. Dar una responsabilidad más relevante a los gobiernos estatales en materia
de agua potable y saneamiento
2. Promover la certificación sistemática del personal directivo y técnico de los Organismos Operadores de Agua y Saneamiento
3. Fomentar que la definición de tarifas de agua siga criterios técnicos y se
desvincule de los aspectos políticos
4. Fortalecer las capacidades y las atribuciones de la CONAGUA y de las
Comisiones Estatales del Agua para fomentar, supervisar y regular los
servicios de agua y saneamiento
Las iniciativas vinculadas al desafío: Asentamientos seguros frente a inundaciones
catastróficas son:
23
1. Crear la Secretaría del Ordenamiento Territorial que instrumente una
estrategia de ordenamiento territorial de largo plazo
2. Hacer obligatorio e implantar gradualmente un Programa de Ordenamiento
Ecológico del Territorio en todos los municipios del país, y extender sus
alcances a las áreas urbanas
3. Crear el Observatorio Nacional de Ordenamiento Territorial Sustentable
4. Ampliar el Plan de Emergencia DN-III-E de la Secretaría de la Defensa Nacional, al desalojo preventivo de personas en situación de riesgo
inminente
5. Incrementar las inversiones en generación de mapas de riesgo de inundaciones; delimitación y demarcación de cauces, zonas federales y
zonas inundables; construcción de infraestructura de protección, y
mantenimiento y custodia de la infraestructura hidráulica existente
6. Fortalecer las capacidades de los municipios en materia de protección civil
7. Consolidar los servicios hidrológicos regionales y el nacional
8. Acelerar el programa de modernización del Servicio Meteorológico Nacional
9. Incrementar las sanciones a los servidores públicos que permitan el
incumplimiento de los planes de ordenamiento del desarrollo urbano
10. Crear una instancia que garantice la suficiencia presupuestal y su uso
expedito en materia de estudios y proyectos, de modo que se integre una
cartera robusta y estratégica
11. Crear el Instituto Nacional de Planeación del Desarrollo, que asegure la adecuada armonización entre las diversas políticas de desarrollo sectoriales
y territoriales del país
12. Fortalecer el proceso de formulación, seguimiento y evaluación de los programas hídricos de largo plazo por región hidrológica orientados a la
sustentabilidad hídrica
13. Aplicar la evaluación orientada a resultados a todos los programas públicos que incidan o afecten el logro de la sustentabilidad hídrica
24
14. Destinar los pagos por Derechos de uso de aguas nacionales al
financiamiento de las funciones de gobierno y gobernanza del agua
15. Crear fondos revolventes para apoyar el acceso de más organismos
operadores del agua y asociaciones de riego al sistema financiero comercial
16. Establecer un sistema claro y transparente de precios y tarifas de agua en bloque que considere costos y externalidades
17. Derogar la Ley de Contribución de Mejoras por Obras Públicas
Federales de Infraestructura Hidráulica, y asimilar el aprovechamiento a una tarifa por servicios, con objeto de recuperar la inversión
18. Potenciar los recursos destinados a la modernización y tecnificación de
la infraestructura hidroagrícola
19. Modificar las leyes estatales y sus reglamentos para que regulen la
inversión público-privada en la infraestructura hídrica
20. Crear un fondo nacional para el mantenimiento y rehabilitación de presas e infraestructura hidráulica mayor
21. Propiciar que la comunidad científica y tecnológica contribuya de forma
crecientemente efectiva a la formulación y despliegue de la política de sustentabilidad hídrica
22. Desarrollar sistemas regionales de Información para reforzar la gestión
del agua por cuenca y acuífero
23. Crear un sistema de información de inversiones en el Sector Agua de
los tres órdenes de gobierno y de los usuarios
24. Incentivar y fortalecer procesos de largo plazo en materia de cultura del agua
25. Crear el Fondo Contingente de Adaptación al Cambio Climático
Esta Agenda, como todo plan de largo plazo, deberá revisarse y actualizarse
frecuentemente, como se tiene ya establecido, en función de las experiencias y de
los resultados observados, y de los avances científicos y tecnológicos que en
paralelo se vayan desarrollando en el mundo y en México, así como de la evolución favorable, cuantitativa y cualitativa, que tengan los procesos de formación y
entrenamiento de recursos humanos especializados en esta materia.
25
Actualmente, la carencia de disponibilidad de agua en cantidad o calidad
suficientes resulta uno de los problemas más graves para el desarrollo de México.
Con el cambio climático, el problema seguramente se agudizará y, en consecuencia, se plantea el objetivo de mejorar la disponibilidad de agua en
cantidad y calidad suficientes para contrarrestarlo, CON LAS SIGUIENTES METAS
AL 2012 (referencia 16: Proyecto de Decreto por el que se expide la Ley General
de Cambio Climático, aprobado por la Cámara de Senadores el 19 de abril de 2012).
1. Alcanzar coberturas nacionales de 95% en agua potable, y de 88% en
saneamiento
2. Alcanzar la cobertura en el medio rural de 80.4% en agua potable, y de
63% en saneamiento
3. Alcanzar la cobertura en el medio urbano de 99.5% en agua potable, y de
95.6% en saneamiento
4. Alcanzar un volumen de agua desinfectada de 98%, y de tratamiento de
aguas del 60%
Asimismo, en la referencia 16 se establecen las siguientes metas al 2012, para
reducir la vulnerabilidad de asentamientos humanos y de la infraestructura
hidráulica ante fenómenos meteorológicos e hidrometeorológicos extremos, en coordinación con acciones de gestión integral de riesgo:
1. Elaborar e instrumentar 7 programas de ordenamiento ecológico, que
incorporen la protección de asentamientos humanos y áreas productivas en zonas de riesgo
2. Rehabilitar 300 presas
3. Restablecer al 100% los servicios de agua potable, alcantarillado y saneamiento tras situaciones de emergencia hidrometeorológica
Por otra parte, existe en México una plataforma de observación meteorológica e
hidrológica bien establecida, liderada por el Servicio Meteorológico Nacional, que se ha constituido con diversas dependencias federales y estatales. Ésta constituye
la base para construir capacidades integradas a escala del cambio climático de
largo plazo. Para fortalecer esta plataforma, se plantea el objetivo de Consolidar
un sistema nacional de observación meteorológica e hidrológica, con las siguientes metas al 2012 de (referencia 16):
26
1. Poner en operación 10 radares modernos; 66 estaciones meteorológicas
automáticas; 67 observatorios meteorológicos modernos; 13 sistemas de
alerta y 3 centros meteorológicos regionales.
2. Poner en operación el sistema nacional de indicadores de calidad del agua
en organismos de cuenca, y el sistema nacional de identificación de cuerpos
de agua de atención prioritaria.
En las dos secciones siguientes de este documento se abordan temas con más
detalle y se plantean otras propuestas para su atención y solución.
Por otra parte, un grupo de expertos del Colegio de Ingenieros Civiles de México
PROPONEN transformar a la CONAGUA en SECRETARÍA DEL AGUA (referencia
17), con la capacidad para elaborar el Plan Nacional Hidráulico, proponer metas,
alentar la planeación regional y coordinar las acciones necesarias para conservar e incrementar sustancialmente la superficie irrigable, lograr cobertura universal
en los servicios de agua potable, drenaje y tratamiento de aguas residuales,
incidir en el ordenamiento territorial e los asentamientos humanos y aportar
soluciones eficaces para evitar inundaciones y sus consecuentes desastres
naturales.
Esta secretaría tendría la capacidad para lograr financiamiento para atender, con
suficiencia, los requerimientos de desarrollo del país, incorporar con sentido
social la capacidad de gestión del agua y asegurar el mantenimiento suficiente y oportuno de las obras e instalaciones. En la referencia 17 se señalan más
funciones de dicha secretaría.
De hecho, dicha secretaría actuaría atendiendo, entre otras cosas, los requerimientos señalados en todo este documento.
5 Hacia un nuevo Programa Nacional de Infraestructura
En la referencia 20 se presentan propuestas para integrar el Programa Nacional
de Infraestructura 2013-2018. Entre ellas, se menciona el documento “Estudio de
Integración de Proyectos de Infraestructura”, publicado en noviembre de 2011, que elaboraron los comités de expertos del Colegio de Ingenieros Civiles de
México, se presentan muchas propuestas para la integración de un nuevo
Programa Nacional de Infraestructura, que atienden a la eficacia exigida para
reactivar la economía y responder a la demanda de creación de empleo; asimismo, contiene ideas sobre el futuro que se anhela y la manera de convertirlo
en realidad, de lo cual se derivan propuestas de proyectos integrantes de un
nuevo programa nacional de infraestructura de gran alcance, así como
propuestas de políticas públicas para facilitar, proveer, financiar y racionalizar la
construcción y operación de los proyectos que se proponen. Contiene también
27
algunas reflexiones sobre la labor de planeación aplicable para definir dicha
infraestructura, y sobre la organización institucional necesaria para su
instrumentación. Las propuestas tienen proyecciones a 2018, 2030 y 2050 para los sectores del agua, energía, transportes, prevención de desastres y protección
civil, desarrollo urbano y turismo.
Con base en los resultados de dicho estudio, en el propio Colegio de Ingenieros Civiles de México se elaboró también el documento “Propuesta de programa
nacional de infraestructura 2013-2018” (referencia 18), en el cual se proponen
proyectos sectoriales sobre transporte, AGUA Y SANEAMIENTO, energía eléctrica,
hidrocarburos, desarrollo urbano y turismo. En ese documento se recalca que la inversión pública en infraestructura disminuyó sensiblemente a consecuencia del
derrumbe financiero de 1995, al grado de que en el 2000 sólo se invirtió en ello
el 3% del PIB, cuando los requerimientos de inversión en México deberían ser del
6 al 7% del PIB; por fortuna, gracias a las políticas públicas recientes instrumentadas por el gobierno federal, la inversión pasó al 4.8% del PIB en
2011, en lo cual contribuyó de manera importante la participación de la inversión
privada impulsada por el gobierno federal.
Entre los objetivos del programa están:
1. El que sean palanca del desarrollo económico y social sustentable, y crear
grupos (“clusters”) de empresas nacionales con base en inversiones de
infraestructura, que logren mayor participación privada en el financiamiento y desarrollo de la misma, y que maximicen el contenido nacional en los
proyectos.
1. Mejorar la competitividad en el comercio exterior y en el mercado interno, que conformen una plataforma logística de cadenas de valor y mejoren la
interrelación económica de las regiones del país.
2. Contribuir al desarrollo económico “verde” y a la mitigación del cambio climático, al incrementar el número de proyectos que contribuyen a la
sustentabilidad de los recursos naturales y al abatimiento de la
contaminación del agua, aire y suelo, e impulsar la prevención de desastres
naturales con infraestructura sustentable.
3. Contribuir a la convergencia del desarrollo regional con una mezcla
balanceada de proyectos en las macro regiones e impulsar proyectos de
infraestructura detonadores del desarrollo regional.
Este programa incluye 1,115 proyectos, de los cuales 227 son inductores del
desarrollo (el 20%), con una inversión sexenal de 415 mil millones de dólares,
equivalente al 5.7% del PIB estimado. Se establece la necesidad de que la
28
inversión privada en infraestructura crezca del 32% actual al 40%. Los detalles
de cada uno de los 1,115 proyectos, tales como sus nombres, sectores,
ubicación, costos estimados y tiempos sugeridos de inicio y terminación de cada obra están en la referencia 18. La distribución por sectores es:
1. Transportes, 51.2 billones (miles de millones) de dólares, que es el 12.3%
para 152 proyectos. En carreteras 16.6 billones para 93 proyectos, en ferrocarriles 16.9 para 26 proyectos, en trenes suburbanos 8.4 para 10
proyectos, en puertos 4.0 para 16 proyectos, y en aeropuertos 5.3 para 7
proyectos.
2. Agua, 44.1 billones de dólares (10.6%) para 532 proyectos. En agua
potable y saneamiento 19.4 billones para 118 proyectos (incluye 54 proyectos
para la ZMVM, con inversión de 5.7 billones), en hidroagrícola 116 proyectos
con 13.7 billones, y en prevención de inundaciones 298 proyectos e inversión de 11 billones.
3. Energía, 265.6 billones de dólares (63.9%) para 164 proyectos. En
electricidad 43.5 billones para 81 proyectos y en hidrocarburos 222.0 billones
para 83 proyectos.
4. Desarrollo urbano y turismo, 54.9 billones de dólares (13.2%) para 270
proyectos. En desarrollo urbano 28.6 billones para 120 proyectos que incluyen
transporte urbano, agua y programas de desarrollo urbano. En turismo 26.3 billones para 150 proyectos, de los cuales 37 son carreteras turísticas, 16
aeropuertos turísticos, 28 marinas, 12 muelles para cruceros, 48 de desarrollo
urbano, y 8 de otros.
De los 1,115 proyectos del programa, 1,001 no incluyen a los hidrocarburos y
tienen una inversión requerida de 161.1 billones de dólares, con la siguiente
distribución regional: 317 proyectos son en el norte del país con inversión de
49.5 billones de dólares (31%), 490 son en el centro con 76.9 billones (48%) y
194 en el sur-sureste con 34.7 billones (21%).
Entre los resultados importantes que se esperan con este programa está la
generación de empleos, la cual se estima en 3.9 millones de empleos directos y
3.2 millones de empleos indirectos. Para la fase de diseño ingenieril (estudios básicos, ingeniería básica e ingeniería de diseño), se estimó la necesidad de
contar con más de 60,000 nuevos ingenieros de todas las especialidades, lo cual
constituye un enorme reto para las instituciones de educación superior y una
gran oportunidad para los que egresen. La inversión anual en ingeniería de proyectos sería del 7%, equivalente a 4,852 millones de dólares.
29
LA VISIÓN con que se formularon los proyectos de infraestructura que se
proponen está en línea con mucho de lo señalado en este documento; si se
considera que todos los sectores demandan agua y participan contaminando el agua, el aire y el suelo, y consumiendo recursos naturales, a continuación se
resume en lo siguiente:
En carreteras: Completar corredores transversales y construir otros no atendidas, atender crecimiento de la demanda, implementar nuevas tecnologías como las
inteligentes y acercar al sureste mexicano.
En ferrocarriles: Consolidar y ampliar la infraestructura ferroviaria y multimodal actual de carga, y promover el movimiento urbano e interurbano de pasajeros.
En aeropuertos: Resolver los problemas de las grandes metrópolis y consolidar la
atención de los grupos aeroportuarios.
En puertos: Consolidar megaproyectos, como Punta Colonet, así como las
inversiones en puertos principales.
En transporte urbano: Promover el ahorro de horas-hombre, así como reducir la contaminación del aire y el costo de los pasajes.
En agua: Mejorar y ampliar la infraestructura hidroagrícola, disminuir el consumo
de agua en los distritos de riego con tecnologías modernas, resolver la dotación de agua potable en las ciudades, eliminar la contaminación del agua con sistemas
eficientes de tratamiento, y atender los sistemas de agua potable, drenaje y
saneamiento.
En prevención de desastres: Atender la problemática de desastres
hidrometeorológicos en el ámbito nacional, así como de inundaciones en la zona
metropolitana de la ciudad de México.
En energía: Asegurar la cobertura de las necesidades de las industrias y del consumo doméstico, adelantarse a posibles déficits con proyectos sustentables de
electricidad anticipada, y promover la incorporación de energías limpias y
renovables, como la eólica, solar, mareomotriz, geotérmica e hidroeléctrica.
Hidrocarburos: Promover la producción de crudos en aguas profundas, consolidar
los principales centros de producción de crudo, mejorar la calidad de los
combustibles en las refinerías, y construir refinerías con tecnologías modernas
que produzcan combustibles menos contaminantes.
30
En desarrollo urbano: Promover la instrumentación de proyectos sustentables y
propiciar la construcción de obras para mejorar las vialidades y los servicios
hídricos en las ciudades.
En transporte urbano: Promover la instalación de medios que disminuyan
sensiblemente la emisión de gases contaminantes, como el metro, metrobús,
trenes ligeros y tranvías, lograr una mejor disposición de residuos sólidos y promover el uso de la bicicleta en el ámbito nacional.
En turismo: Promover el enlace de los principales centros turísticos con
carreteras, ampliar y modernizar los aeropuertos de los centros turísticos, promover la construcción de marinas y muelles para cruceros, promover la
construcción de campos de golf y la infraestructura urbana en nuevos centros
turísticos.
Por ejemplo, con el fin de apoyar el bienestar de la población rural y asegurar la
autosuficiencia alimentaria, en la referencia 18 SE RECOMIENDA la construcción de
proyectos de infraestructura hidroagrícola para aumentar la superficie irrigable en
el orden de los tres millones de hectáreas a lo largo de los próximos 30 años. La
planeación de esta infraestructura se deberá abordar bajo una estrategia de impulso al desarrollo regional. En una primera instancia se propone aprovechar el
potencial identificado de 1,600,000 hectáreas en los proyectos convencionales de
irrigación que se resumen a continuación:
1. Sistema Hidráulico Interconectado del Noroeste (SHINO) en los estados de Nayarit, Sinaloa y Sonora (Baluarte-Presidio-Acaponeta-San Pedro-Santiago),
500,000 ha
2. Campeche (Edzná-Bajo Usumacinta), 300,000 ha
3. Sur de Veracruz (Papaloapan), 300,000 ha 4. Norte de Veracruz (Tuxpan-Cazones-Tecolutla), 230,000 ha
5. Tamaulipas y San Luis Potosí (Pujal Coy-San Fernando), 100,000 ha
6. Chiapas (Costa de Chiapas-Soconusco), 50,000 ha
7. Michoacán (Cupatitzio-Tepalcatepec), 50,000 ha 8. Colima (El Naranjo-El Hervidero-Comotán), 40,000 ha
9. Oaxaca (Río Verde-Paso de la Reina), 30,000 ha
Total: 1,600,000 hectáreas
De gran relevancia son también los proyectos de control de inundaciones que se
propone incorporar en el próximo Programa Nacional de Infraestructura; además
de las urgentes y variadas obras hidráulicas para el Valle de México, SE
RECOMINENDA incluir a los siguientes proyectos prioritarios (referencia 18):
1. El control de los ríos Grijalva, Usumacinta y sus afluentes para protección
de la planicie costera en el estado de Tabasco
31
2. El control del río Pánuco y del sistema lagunario Pánuco – Tamesí, en las
inmediaciones de Tampico, Ciudad Madero y Altamira
3. Las estructuras de propósito múltiple en los ríos Cazones, Tuxpan y Tecolutla, en la planicie costera del Centro-Golfo
4. El control y protección contra inundaciones en el Bajo Río Bravo
5. El control de inundaciones de los ríos de la costa de Chiapas
6. El control de inundaciones del río Papaloapan para protección de la ciudad de Tlacotalpan
7. El control de inundaciones del río Santa Catarina para protección de la
ciudad de Monterrey
8. El control de inundaciones para protección de la ciudad de Pachuca
5 Referencias
1. “II encuentro universitario del agua. Orientaciones estratégicas”.
Coordinadores: Fernando J. González Villarreal, Rubén Barocio Ramírez, Javier
Matus Pacheco, César Nava Escudero, César Herrera Toledo, Citlalli Becerril, Víctor Orlando Magaña Rueda, Gloria Vilaclara, Enrique Aguilar Amilpa y Luis Zambrano
González, México, D. F., 2006.
2. Recursos naturales mundiales - gestión y sustentabilidad. Declaración de CAETS, (Council of Academies of Engineering and Technological Sciences),
Calgary, Canadá, 2009.
3. Hernández López, Óscar, “Obras de drenaje y agua potable del Estado de México con prospectiva 2030”, Conferencia en el Colegio de Ingenieros Civiles de
México, febrero de 2011.
4. Martínez Austria, Polioptro Fortunato, “El cambio climático y los recursos hídricos de México. Resultados recientes”. Seminario anual 2010: agua y sociedad
del conocimiento ante el cambio climático, Instituto Mexicano de Tecnología del
Agua.
5. Lentini, Emilio, “Servicios de agua potable y saneamiento: lecciones de experiencias relevantes”, Comisión Económica para América Latina y el Caribe
(CEPAL), Naciones Unidas, abril de 2011;
http://www.cepal.org/publicaciones/xml/9/43139/lcw392e.pdf.
6. “Agenda del agua 2030”, Comisión Nacional del Agua, México, marzo de 2011.
7. Hantke-Domas, Michel y Jouravlev, Anfrei, “Lineamientos de política pública
para el sector agua potable y saneamiento”, CEPAL, junio de 2011.
32
8. Rascón Chávez, Octavio A., “Desafíos y prioridades de investigación para la
sustentabilidad global”, documento del estudio sobre el “Estado del arte y
prospectiva de la ingeniería en México y el mundo” que realiza la Academia de Ingeniería de México con apoyo del CONACYT.
9. Hantke-Domas, Michael, “Avances legislativos en gestión sostenible y
descentralizada del agua en América Latina”, Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL), noviembre de 2011.
10. Espino de la O, Ernesto, “La PTAR Atotonilco y el PSHCVM”, conferencia
dictada en el Colegio de Ingenieros Civiles de México, NotiColegio No.442 (junio de 2011).
11. “Primer encuentro de las asociaciones profesionales de ingenieros civiles de los
países de lengua portuguesa y castellana”, Lisboa, Portugal, (12 de marzo, 2008).
12. Water Will Be the Critical Limiting Factor of 21st Century Production, artículo
periodístico publicado en Triple Pundit (13 de diciembre de 2011).
13. Kerschner, Edward M. y Peterson, Michael W. “Peak Water: The Preeminent 21st Century Commodity Story, producido y publicado por el Comité de Inversión
Global de Morgan Stanley-Smith Barney Peak Water: The Preeminent 21st Century
Commodity Story (2011).
14. “Programa de ONU-Agua para la promoción y la comunicación en el marco del
decenio” (2012).
15. “Informe de la ONU sobre los recursos hídricos mundiales” (2012). Citado y tomado de Noticias CONAMEXPHI, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
(marzo de 2012).
16. Comisión de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Cámara de Diputados
de México, Proyecto de Decreto por el que se expide la Ley General de Cambio Climático (29 de marzo de 2012), aprobado por la Cámara de Senadores el 19 de
abril de 2012.
17. Sahab Haddad, Elías, “Transformar la Conagua en Secretaría de Estado”, Revista Ingeniería Civil, Colegio de Ingenieros Civiles de México (septiembre de
2012).
18. “Propuesta de programa nacional de infraestructura 2013-2018”, Colegio de Ingenieros Civiles de México (noviembre de 2011).
33
19. “Carta circular n° 37”. Red de Cooperación en la Gestión Integral de Recursos Hídricos para el Desarrollo Sustentable en América Latina y el Caribe, Naciones Unidas, Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL), diciembre de 2012.
20. Rascón Chávez, Octavio A., “Situación actual y prospectiva de la
infraestructura en México. Diagnóstico, conclusiones y recomendaciones”.
Documento del estudio sobre el “Estado del arte y prospectiva de la ingeniería en
México y el mundo” que realiza la Academia de Ingeniería de México con apoyo del CONACYT, 2011.
34
II. EL AGUA EN MÉXICO Y EL PAPEL DE LA ACADEMIA DE INGENIERÍA EN LA SOLUCIÓN DE SUS PROBLEMAS
Dr. Felipe I. Arreguín Cortés1
Dr. Humberto Marengo Mogollón2
El presente es un documento de trabajo elaborado para el estudio “Estado del Arte y Prospectiva de la Ingeniería en México y el Mundo”, realizado por la Academia de
Ingeniería de México con el patrocinio del Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología.
La información así como las opiniones y propuestas vertidas en este documento son responsabilidad exclusiva de los autores.
La Academia y los autores agradecerán las sugerencias y comentarios de los
lectores para mejorar su contenido y las omisiones en que se haya incurrido en su elaboración.
1 Subdirector Técnico de la Comisión Nacional del Agua, Profesor Depfi-Unam
2 Coordinador de Proyectos Hidroeléctricos, Comisión Federal de Electricidad, Profesor Depfi-Unam, y Vicepresidente de la
Academia de Ingeniería.
35
II. EL AGUA EN MÉXICO Y EL PAPEL DE LA ACADEMIA DE INGENIERÍA EN LA SOLUCIÓN DE SUS PROBLEMAS
Dr. Felipe I. Arreguín Cortés3 Dr. Humberto Marengo Mogollón4
Contenido
1. Resumen………………………………………………………………………………………………………………34 2.1 El agua en México…………………………………………………………………………..………………..36
2.2 Fenómenos meteorológicos extremos…………………….………………………………………39
2.3 Los retos del agua………………………………………………………………………………………….…41
2.4 Escasez del agua ………………………………………………………………………………..………..…42 2.5 Algunas propuestas de solución……………………………………………………………………..44
2.5.1 Escasez ……………………………………………………………………………………………………..….44
2.5.2 La contaminación del agua ………………………………………………………………………….46
2.5.3 Algunas propuestas de solución…………………………………………………………………..49 2.5.4 Ordenamiento ecológico……………………………………………………………………………….52
2.5.4.1 Algunas propuestas de solución………………………………………………………........53
2.6 Impacto del cambio climático en el ciclo hidrológico…………………………………...53
2.6.1 Algunas propuestas de solución…………………………………………………………………..56
2.7 Necesidad de inversión en investigación y desarrollo tecnológico……………..56 2.7.1 Algunas propuestas de solución…………………………………………………………….…….57
2.8 Propuesta de nuevo balance hídrico………………………………………………………….…..57
2.9 Reuso y recirculación……………………………………………………………………………………...58
2.10 Agua virtual…………………………………………………………………………………………………...58 2.11 Desalación de agua……………………………………………………………………………………….60
2.12 Humedad del suelo…………………………………………………………………………………….…61
3. Conclusiones………………………………………………………………………………………………….….62
4. Referencias…………………………………………………………………………………………………...….62
1. Resumen
La situación actual del agua es crítica en muchas regiones del país, en este trabajo
se hace un análisis de ella y SE PLANTEAN CINCO GRANDES RETOS que debe
afrontar el sector hidráulico: escasez, contaminación, impacto del cambio climático sobre el ciclo hidrológico, una administración que requiere ser fortalecida con la
participación de todos los usuarios, falta de ordenamiento ecológico y la necesidad
de revisar y fortalecer el sistema de ciencia y tecnología. En todos los casos se
3 Subdirector Técnico de la Comisión Nacional del Agua, Profesor Depfi-Unam
4 Coordinador de Proyectos Hidroeléctricos, Comisión Federal de Electricidad, Profesor Depfi-Unam, y Vicepresidente de la
Academia de Ingeniería.
36
plantean PROPUESTAS DE SOLUCIÓN en las que puede participar la Academia de
Ingeniería, entre las que destacan las siguientes:
En relación con la escasez: plantear soluciones en el ámbito de la cuenca,
mediante programas de gestión integrada del agua, fortalecer a las organizaciones que participan en la toma de decisiones, y simplificar los instrumentos
económicos, sociales y políticos que las soportan.
En materia de agua subterránea, fomentar la recarga de los acuíferos mediante la recarga virtual, la reinyección física, la aplicación de la Ley para evitar pozos
clandestinos, y buscar nuevas fuentes para sustituir aquellas ubicadas en acuíferos
sobre explotados. Y mejorar la eficiencia de los distritos y unidades de riego y
organismos operadores de agua potable y saneamiento.
Algunas PROPUESTAS para solucionar los problemas de contaminación como se
indicó anteriormente son: aumentar la eficiencia de los organismos operadores,
fortalecer su autosuficiencia financiera, incrementar el tratamiento de sus aguas
residuales y su reuso en forma sustentable, orientar el crecimiento de las ciudades hacia zonas con disponibilidad de agua y lograr que el tratamiento de las aguas
residuales esté en la agenda de las instancias federal, estatal y municipal.
En el ámbito de cuenca, es RECOMENDABLE optimizar el uso del agua, fortalecer los organismos de cuenca, controlar la contaminación difusa aportada por ciudades
y zonas agrícolas, y en materia de contaminación puntual, tratar y reusar las
aguas residuales recolectadas, así como operar y mejorar la eficiencia de las
plantas construidas.
Para mejorar la administración del agua SE RECOMIENDA hacer una nueva Ley de
Aguas Nacionales, e incrementar los recursos presupuestales y financieros para el
sector agua, fortalecer la capacidad institucional de la Comisión Nacional del Agua,
impulsar el proceso de descentralización, reforzar a las asociaciones de usuarios del agua e incrementar la participación del sector en el concierto internacional.
SE RECOMIENDA el ordenamiento ecológico de las cuencas en todo el territorio
nacional, y el alineamiento de competencias de las instancias federales, estatales y municipales, que son muchas dependencias las involucradas en la solución de un
problema tan complejo.
URGE iniciar tareas de reforestación en las partes altas de las cuencas, establecer zonas de riesgo (atlas de riesgo) de áreas inundables, zonas federales, cauces
nacionales, humedales y barrancas; y desarrollar una arquitectura de regiones
inundables.
37
En relación con el cambio climático, SE RECOMIENDA que el país invierta más en
investigación y desarrollo, que se establezcan mecanismos reales de compromiso
de los involucrados con este fenómeno y que se utilicen datos y modelos mexicanos en los procesos de planteamiento de escenarios.
SE RECOMIENDA impulsar la propuesta de llegar a la meta de inversión en
investigación científica equivalente al 1% del PIB, promover el posgrado en todo el país, incrementar los recursos asignados al Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología, impulsar la descentralización de actividades científicas y tecnológicas y
promover los proyectos multinstitucionales.
Finalmente SE RECOMIENDA incrementar la oferta de agua mediante el reuso, el
agua virtual, la desalación, el aprovechamiento de la humedad del suelo y la
necesidad de que la Academia de Ingeniería participe en ejercicios de prospectiva
sobre el uso del agua, y haga propuestas concretas para la Agenda del Agua 2030.
Palabras clave: México, escasez, contaminación, ordenamiento ecológico, cambio
climático, desalación, agua virtual, recarga de acuíferos.
2.1 El agua en México
Con una extensión territorial de 1964 millones de km2, México tiene una población
de 112.3 millones de habitantes, Censo Nacional de Población 2010, con una tasa
de crecimiento del 1.4 %. De ésta el 78 % habita en localidades urbanas y existen
en el país 187,938 localidades con menos de 2500 habitantes (Arreguín F., 2011). La precipitación media en el territorio nacional es de 760 mm equivalentes a 1489
km3/año, ver figura 1 (Arreguín F., 2011). De esta cantidad 1089 km3/año se
evapo-transpiran y el escurrimiento superficial medio es de 329 km3/año de los
cuales se aprovechan 50.5 km3/año. Es importante señalar que México recibe de Estados Unidos y Guatemala 50 km3/año, y exporta hacia Estados Unidos 0.44
km3/año en promedio de acuerdo con el Tratado de aguas de 1944. Por otro lado
los acuíferos reciben una recarga de 70 km3/año y se les extraen 30.1 km3/año.
38
Figura 1. Balance hídrico nacional
El 77 % del agua se utiliza en la agricultura, el 14 % para abastecimiento público,
el 5 % para generación de energía por medio de plantas termoeléctricas y un 4 %
para la industria, ver figura 2. Sin embargo, EXISTEN TRES CARACTERÍSTICAS
QUE LIMITAN ESTE APROVECHAMIENTO:
Figura 2. Usos del agua
39
1. La distribución temporal, pues la lluvia ocurre en su mayor parte en el
verano (en los meses de junio a septiembre), mientras que el resto del año es relativamente seco, ver figura 3.
2. La distribución espacial de la precipitación, ver figura 4, pues en estados
como Tabasco llueven 2,095 mm al año, y en Baja California Sur sólo se precipitan 160 mm anualmente, es decir Tabasco tiene una precipitación 13
veces mayor.
3. La distribución de la población sobre el territorio nacional, ver figura 5, pues mientras en las zonas Norte, Centro y Noroeste del país se tiene una
disponibilidad natural de agua del 31%, en ellas se ubica el 77% de la
población, y se genera el 87% del Producto Interno Bruto (Arreguín, et al,
2004).
Figura 3. Precipitación media anual México (1941-2010) en mm
40
Figura 4. Distribución espacial del agua
Figura 5. Desarrollo regional vs disponibilidad de agua
2.2 Fenómenos meteorológicos extremos
41
Por su impacto en la disponibilidad del agua, vale señalar que los ciclones
tropicales generan la mayor parte de la humedad que se transporta del mar hacia
la zona continental, aunque por otro lado generan grandes problemas de inundaciones. De 1970 a 2008 impactaron las costas de México 170 ciclones
tropicales que han causado importantes daños, dada la vulnerabilidad de muchas
poblaciones mexicanas, pero por otro lado, han dejado grandes cantidades de
agua que llenan presas y lagos naturales y aportan humedad a gran parte del territorio nacional (ver figura 6).
Figura 6. Trayectorias históricas de los huracanes en los Océanos Atlántico (desde
1851) y Pacífico (desde 1949), National Oceanic and Atmospheric Administration
Por otro lado las sequías azotan muchas regiones del país y causan grandes
pérdidas económicas sobre todo en las regiones agrícolas y ganaderas (ver figura
7).
42
Figura 7. Zonas vulnerables a la sequía. Fuente: Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México
2.3 Los retos del agua Como muchos países del mundo, México enfrenta problemas que obligan a hacer
una administración mejor para poder satisfacer las demandas de sus habitantes,
entre ellos se pueden destacar la escasez, la contaminación del recurso, la
necesidad de mejorar la administración del agua, la falta de ordenamiento
ecológico, el impacto del cambio climático sobre el ciclo hidrológico y la poca inversión en investigación y desarrollo tecnológico en el país.
La Academia de Ingeniería tiene como objetivos, entre otros (Academia de
Ingeniería, A. C., 2012), promover y realizar investigaciones, desarrollos tecnológicos, estudios científicos y técnicos relativos a la ingeniería; fomentar el
desarrollo y la incorporación de nuevas concepciones, principios y tecnologías
relacionadas con la ingeniería; realizar e intervenir en reuniones, seminarios,
mesas redondas, y otros eventos en que se efectúen análisis y discusión de temas relativos a la ingeniería; editar y promover la publicación de trabajos sobre
ingeniería cuya importancia amerite su difusión; participar como órgano de
consulta de las diferentes instituciones públicas o privadas, encargadas de
enseñar, desarrollar o aplicar los conocimientos de la ingeniería o la investigación
científica y tecnológica; realizar, por iniciativa propia o por encargo expreso de instituciones oficiales o privadas, organizaciones no gubernamentales o de carácter
internacional, estudios sobre problemas específicos o generales relativos a las
diferentes ramas de la ingeniería, por todo ello, la Academia de Ingeniería es una
43
de las instituciones con mayor capacidad y reconocimiento para auxiliar a los
responsables del manejo del agua a solucionar los retos que enfrenta del sector
agua.
2.4 Escasez del agua
Dos terceras partes del territorio son desérticas o semidesérticas, y como se señaló anteriormente, la ubicación de la población no corresponde con las zonas
de mayor disponibilidad natural de agua. La Comisión Nacional del Agua ha
publicado en el Diario Oficial de la Federación, 58 documentos de 2003 a 2009, la
disponibilidad de las 722 cuencas que integran su territorio, ver figura 8, en la que
se puede notar que son las cuencas Sonora Norte, Sonora Sur, Cuencas Cerradas del Norte, Río Bravo, Lerma Chapala y Río Balsas las que no cuentan con
disponibilidad de agua, y la mayoría de ellas están incluso en déficit.
Figura 8. Disponibilidad superficial de agua
En relación con el agua subterránea, en el Diario Oficial de la Federación, (2003,
2007, 2008 y 2011), la Comisión Nacional del Agua ha publicado la disponibilidad
de agua de 511 acuíferos, ver figura 9. La situación también es crítica; en la figura 10 se presentan los 104 acuíferos sobrexplotados (de un total de 653), entendida
la sobrexplotación como una extracción mayor a la recarga; además, debe
44
anotarse que existen 99 acuíferos en los que la extracción es del 75% al 100 % de
la recarga, lo cual los ubicaría en el corto plazo también en situación de
sobrexplotación, si no se toman medidas de control.
Sólo para poner en dimensión este problema, se estima que unos 40 millones de
habitantes se ubican sobre los acuíferos sobre explotados, distribuidos como
sigue: 35.3 millones asentados en localidades urbanas y 4.7 millones en localidades rurales. El abatimiento de los niveles del agua subterránea trae como
consecuencia la desaparición de manantiales, vegetación nativa, humedales,
lagos, gasto base de ríos y ecosistemas locales, la disminución del gasto y
rendimiento de los pozos e incremento del costo de extracción, el deterioro de la calidad e intrusión del agua de mar en acuíferos costeros y el asentamiento y
agrietamiento del terreno.
Figura 9. Disponibilidad de agua subterránea
45
Figura 10. Acuíferos sobre explotados
2.5 Algunas propuestas de solución
2.5.1 Escasez de agua
Las soluciones a los problemas de escasez deben plantearse en el ámbito de la
cuenca, para ello es necesario que las organizaciones relacionadas con el agua se fortalezcan; entre ellas destacan los Consejos de Cuenca, los Comités de Cuenca,
los Comités de Aguas Subterráneas, los Organismos de Cuenca y los tres niveles
de gobierno.
Así, es necesario propiciar acciones para lograr el equilibrio de las cuencas y
acuíferos sobrexplotados y evitar que lleguen a esa situación los que están en ese
proceso, mediante programas de gestión integrada del recurso, para ello SE
RECOMIENDA plantear los instrumentos económicos, sociales y políticos que los
soporten.
León, Irapuato
Aguascalientes
Torreón, Lerdo,
Durango
Toluca
Herm osillo
M exicali
Ascención
Chihuahua
Delic ias
M onclova
San Luis Potosí
Querétaro, San Juan del Río
Ciudad de M éxico,
Góm ez Palac ios
Texcoco
Cuautitlán-Pachuca
III
III
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XIIXIII
IV
I. PENÍNSULA DE BAJA CALIFORNIA
II. NOROESTE
III. PACÍFICO NORTE
IV.BALSAS
V.PACÍFICO SUR
VI.RÍO BRAVO
VII.CUENCAS CENTRALES DEL NORTE
VIII. LERMA-SANTIAGO-PACÍFICO
IX.GOLFO NORTE
X.GOLFO CENTRO
XI.FRONTERA SUR
XII.PENÍNSULA DE YUCATAN
XIII. AGUAS DEL VALLE DE MÉXICO Y
SISTEMA CUTZAMALA
46
En materia de agua subterránea es necesario fomentar la recarga de los acuíferos;
recientemente se han publicado dos normas oficiales, la Norma Oficial Mexicana NOM-014-CONAGUA-2007, Infiltración artificial de agua a los acuíferos.-
Características y especificaciones de las obras y del agua, cuyo objetivo es
establecer los requisitos que deben cumplir: la calidad del agua, la operación y el
monitoreo utilizados en los sistemas de recarga artificial de acuíferos con agua residual tratada, y la Norma Oficial Mexicana NOM-015-CONAGUA-2007,
Infiltración artificial de agua a los acuíferos.- Características y especificaciones de
las obras y del agua, con el objeto de aprovechar el agua pluvial y de
escurrimientos superficiales para aumentar la disponibilidad de agua subterránea a través de la infiltración artificial (protección al acuífero).
Por otro lado, debe fomentarse la recarga virtual; más adelante se abordará el
tema del agua virtual, muy relacionado con lo que aquí se expone. La recarga virtual es un concepto nuevo, que parte del principio de que “la mejor agua
infiltrada a un acuífero es la que no se saca”. Recientemente se ha iniciado un
programa en este sentido, en el Valle de México, en donde, por primera vez, de
manera intencional se van a sacar de operación pozos, con objeto de lograr la
estabilización paulatina del acuífero. Este tipo de acción requiere, en complemento, la reinyección física, la aplicación estricta de la Ley para evitar
pozos clandestinos, y buscar nuevas fuentes para sustituir pozos en acuíferos
sobre explotados.
La escasez de agua en muchas regiones del país está asociada a las bajas
eficiencias en su uso agrícola y público urbano. La mayor posibilidad de
recuperación de agua está en el campo (allí se utiliza el 77 % del recurso). La
superficie dedicada a la agricultura es de aproximadamente 21 millones de ha; de ellas, 3.5 millones de ha corresponden a Distritos de Riego, 3.0 millones a
Unidades de Riego y 14.5 millones a temporal. Sin embargo la eficiencia con que
operan es muy baja; en los Distritos de Riego es del 37 % y en las unidades de
riego del 57 %.
Así, SE RECOMIENDA modernizar y tecnificar zonas agrícolas, incentivar el reuso
del agua, promover la reconversión de cultivos de acuerdo con la disponibilidad del
recurso, ajustar las concesiones de riego a la disponibilidad de agua en la región,
dar el mantenimiento adecuado a la infraestructura de riego: desde las presas hasta los puntos de entrega a los usuarios y fortalecer a las organizaciones de
usuarios.
En el caso de las ciudades, los niveles de pérdidas físicas varían del 30 al 50 %, y las posibilidades de recuperación de importantes volúmenes de agua están
asociados a acciones como: aumentar la eficiencia de los organismos operadores
mediante acciones de control de fugas, medición, tarifas, empleo de aparatos
47
ahorradores y la educación y comunicación; fortalecer la autosuficiencia financiera
de los prestadores del servicio de agua potable, el tratamiento de sus aguas
residuales y su reuso; y orientar el crecimiento de las ciudades hacia zonas con disponibilidad de agua.
De acuerdo con la Ley de Aguas Nacionales, el objetivo último para aprovechar
adecuadamente los recursos hídricos de una cuenca y/o acuíferos relacionados, es reglamentar los usos del agua en ellos.
2.5.2 La contaminación del agua
Las principales fuentes de contaminación del agua en México tienen su origen en la basura que se arroja a los sistemas de alcantarillado, ríos y lagos; en las
descargas de los centros urbanos y las industrias; y en las zonas agrícolas,
principales responsables de la contaminación difusa en el país. Se estima que
actualmente se generan en México 431.7 m3/s de aguas residuales municipales y no municipales. Al primer grupo corresponden 243 m3/s, y de ellos se colectan 207
m3/s (85%), de esta cantidad se tratan 83.8 m3/s (40.5 %), y no reciben
tratamiento 123.2 m3/s.
Las aguas residuales no municipales ascienden a 188.7 m3/s, de las cuales se
tratan 29.9 m3/s (15.85 %) y del restante 84.2%, 63.52 m3/s se emplean en el
riego.
El impacto de estas descargas se refleja en los cuerpos receptores. La demanda bioquímica del oxígeno es un indicador de contaminación de origen municipal y
doméstico, ver figura 11; las regiones más contaminadas de acuerdo con este
indicador son el Valle de México, Golfo Norte, Lerma Santiago Pacífico y algunos
sitios de Golfo Centro.
En relación con la demanda química, que es un indicador que normalmente se
asocia a la contaminación por descargas industriales, la figura 12 muestra que las
regiones del Valle de México, Lerma Santiago Pacífico, Balsas y Golfo Centro son los que mayores niveles de contaminación presentan.
El otro parámetro utilizado para medir la calidad del agua es el de sólidos
suspendidos totales, ver figura 13. Su medición indica problemas en las zonas costeras desde Colima a Guerrero, sur de Veracruz y Tabasco y regiones de los
ríos Santiago, Lerma, Bravo y Soto La Marina.
48
Figura 11. Calidad del agua, demanda bioquímica de oxígeno
49
Figura 12. Calidad del agua, demanda química de oxígeno
50
Figura 13. Calidad del agua, sólidos suspendidos totales
2.5.3 Algunas propuestas de solución
LAS SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN, al igual que los de escasez, deben plantearse en el ámbito de la cuenca, y son válidas las propuestas
planteadas en el inciso anterior. Es necesario también tomar en cuenta las
propuestas hechas para los organismos operadores de agua potable y
saneamiento, incrementar el tratamiento de las aguas residuales y su reúso en
forma sustentable; lograr que el tratamiento de las aguas residuales esté en la agenda de las instancias federal, estatal y municipal.
51
SE RECOMIENDA realizar evaluaciones de la contaminación difusa aportada por
ciudades y zonas agrícolas. En México se han hecho estudios en algunas cuencas
como la del río Apatlaco, Mor., y la Lerma-Chapala-Pacífico (Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, 2000, 2001, 2003 y 2004), propuestas que no se han
traducido en acciones de control. Vale la pena anotar que en una subcuenca de la
cuenca del rio Lerma se hizo un estudio que demostró que la contaminación difusa
era mucho mayor que la puntual, resultados que coinciden con los obtenidos en Estados Unidos y algunos países de Europa.
En materia de contaminación puntual, el gobierno federal se ha planteado como
meta el tratamiento del 60 % de las aguas residuales recolectadas. Sin embargo, sigue persistiendo el problema de la operación y la eficiencia de las plantas. En el
inventario de éstas (Comisión Nacional del Agua, 2010), se reporta que en 2009
había 2029 plantas en operación, con un gasto de tratamiento de 88.1 m3/s, que
es el 42.1 % del total de las aguas residuales generadas y colectadas en sistemas formales de alcantarillado municipales.
Desde 1992 en la Ley de Aguas Nacionales se ha señalado que su objeto es
regular la explotación, uso o aprovechamiento de las aguas nacionales, su
distribución y control, así como la preservación de su cantidad y calidad para lograr un desarrollo integral sustentable. Sin embargo, con la reforma hecha en
2004 se crearon una serie de problemas que limitan la administración del agua;
algunos de los conceptos que no fueron plenamente instrumentados están
relacionados con la variable ambiental, la publicación de la disponibilidad del agua, las vedas, reservas y reglamentos, la clasificación de los cuerpos de agua, el
mercado de agua, y los consejos de cuenca y grupos auxiliares. Otro problema
para administrar el agua, es la cantidad de instancias que participan en el sistema
de gestión del agua, ver figura 14, el cual SE RECOMIENDA simplificar para hacer una ley ágil y moderna.
52
GOBIERNO SOCIEDAD
ORGANIZADAEJECUTIVO FEDERAL
SEMARNAT
OTRAS DEPENDENCIAS
CONSEJO TÉCNICO
PROFEPA IMTA
CNA
CONSEJO
CONSULTIVO
DEL AGUA
DELEGACIONES
GOBIERNOS ESTATALES Y
MUNICIPALES
ORGANISMOS DE CUENCA
CONSEJOS DE CUENCA
COMISIONES DE CUENCA
COMITÉS DE CUENCA
ASAMBLEA
DE
USUARIOS
COMITÉS
DE
USUARIOS
COTASUNIVERSIDADES Y
CENTROS DE
INVESTIGACIÓNGOBIERNO
NIVEL
NACIONAL
NIVEL
REGION Y
ESTADO CONSEJO
CONSULTIVO
ESTATAL DEL
AGUA
Figura 14. Sistema de gestión del agua
Los problemas de administración del agua son muchos: Existe sobre concesión en
las cuencas y los acuíferos; no se clausuran tomas ilegales; la invasión de cauces,
vasos y zonas federales persiste, y varios más que por la extensión del tema no se tratan aquí.
SE RECOMIENDA elaborar una nueva Ley de Aguas Nacionales sobre los siguientes
principios:
El agua es un bien vulnerable y finito, con valor social, económico y
ambiental.
Es un elemento estratégico para el desarrollo, por lo que su
conservación, preservación, protección y restauración en cantidad y
calidad es asunto de seguridad nacional.
SU GESTIÓN DEBE SER:
53
1. Por cuenca, privilegiar la acción y decisiones de los actores locales,
cuya solidaridad debe fomentarse.
2. Desconcentrada y descentralizada, con la participación de los tres
órdenes de gobierno, usuarios, particulares y autoridades.
3. Integrada, que atienda a su uso múltiple y sustentable, así como a su interrelación con otros recursos.
4. Considerar el Cambio Climático y sus efectos, en los eventos extremos.
Además:
La medición del ciclo hidrológico es el soporte de la programación hídrica y
de las tareas de la Autoridad del Agua y demás actores del agua.
La programación hídrica es la base de la instrumentación de la política del agua. Si no hay programas no hay financiamiento.
Las concesiones deben otorgarse conforme a la disponibilidad e instrumentar
mecanismos para mantener o restablecer el equilibrio hidrológico.
La eficiencia, el reuso y la recirculación deben incentivarse económica y
fiscalmente.
Para lograr mejorar la administración del agua será necesario también incrementar los recursos presupuestales y financieros para el sector agua,
fortalecer la capacidad institucional de la Comisión Nacional del Agua,
impulsar el proceso de descentralización e incrementar la participación del
sector agua en el concierto internacional.
2.5.4 Ordenamiento ecológico
Las recientes inundaciones en muchas regiones del país, la imposibilidad de
ofrecer servicios de agua potable y saneamiento debido a la dispersión de la población, la violación de la Ley debido a las invasiones de cauces y zonas de
inundación, la deforestación desmedida del territorio nacional y otras acciones de
este tipo son sin duda el principal obstáculo para la administración del agua. El
crecimiento urbano y la competencia por el uso del suelo han provocado que áreas inundables (y aquellas que no lo eran), así como cauces de ríos y vasos de
cuerpos de agua naturales y artificiales se hayan invadido. Todas estas
condiciones han llevado a situaciones de alta vulnerabilidad a muchas poblaciones
de México.
54
2.5.4.1 Algunas propuestas de solución SE RECOMIENDA alinear a las instancias federales, estatales y municipales
responsables del ordenamiento ecológico en el país, ya que son muchas las
dependencias las involucradas en la solución de un problema tan complejo. En
paralelo, SE RECOMIENDA delimitar los ámbitos de competencia del ordenamiento ecológico, territorial, estatal y municipal.
Es urgente iniciar tareas de reforestación en las partes altas de las cuencas,
establecer claramente zonas de riesgo (atlas de riesgo) de zonas inundables,
zonas federales, cauces nacionales, humedales y barrancas. Desarrollar una arquitectura de las zonas inundables.
2.6 Impacto del cambio climático en el ciclo hidrológico Los impactos del cambio climático sobre el ciclo hidrológico, aceptados por la
comunidad científica internacional son los siguientes:
1. Elevación del nivel del mar
2. Reducción o pérdida de hielos perenes o nieve periódica 3. Ondas de calor más intensas y frecuentes
4. Cambio en el régimen de lluvias
5. Tormentas severas más intensas y más frecuentes
6. Destructividad creciente de ciclones tropicales 7. Translación de zonas ciclógenas y/o tornádicas
8. Reducción de recarga de acuíferos
9. Disminución del caudal base en ríos y crecientes más severas
10. Sequías más severas y duraderas con respecto a umbrales actuales
11. Re-ingreso más rápido del agua de precipitación a la atmósfera
por evapotranspiración creciente
12. Reducción en la capacidad de descarga de muchos ríos al mar 13. Incremento de lluvias en latitudes altas, reducción en latitudes
bajas, con énfasis en los cinturones áridos del mundo (en promedio
de todas las longitudes)
14. Exceso de agua dulce que descarga al mar, lo que alienta o
detiene a la llamada “banda transportadora global de circulación de aguas marinas”
15. Inviernos más crudos
16. Cambios irreversibles (a corto plazo) en la re-emisión de energía
al espacio por zonas que perdieron su cobertura de hielo o nieve
55
Preocupan los datos obtenidos por el Servicio Meteorológico Nacional, sobre
temperaturas mínimas y máximas promedio anual en el país, ver figuras 15 y 16,
y su impacto en el régimen de lluvias. En la figura 17 se presentan los resultados de un estudio realizado por Arreguín, et al, 2008, sobre los acuíferos
sobreexplotados en regiones que incrementarán su temperatura y disminuirán su
precipitación, de acuerdo con un modelo realizado por el Servicio Meteorológico
Nacional. Preocupa también el incremento en la intensidad y la frecuencia de las tormentas, factor preponderante en los sistemas de drenaje natural y artificial, la
presencia de sequías más severas y duraderas en el país, la elevación del nivel del
mar con su correspondiente impacto en los acuíferos costeros (ver figura 18) y la
reducción en la capacidad de descarga de muchos ríos al mar.
Vale la pena resaltar que estas condiciones de cambio climático han sido bien
documentadas en la cuenca del río Colorado, incluida en el Tratado de aguas entre
México y Estados Unidos (1944), que han llevado a hacer PROPUESTAS COMO LA CONSTRUCCIÓN DE GRANDES PLANTAS DESALADORAS BINACIONALES PARA
APROVECHAR EL AGUA DEL MAR, entre otras.
Figura 15. Temperatura mínima promedio anual de México
56
Figura 16. Temperatura máxima promedio anual de México
Figura 17. Acuíferos sobreexplotados en regiones que incrementarán su
temperatura y disminuirán su precipitación
57
Figura 18. Acuíferos sobreexplotados en la costa bajo riesgo de intrusión salina por
el incremento en el nivel del mar.
2.6.1 Algunas propuestas de solución
SE RECOMIENDA que el país invierta más en investigación y desarrollo en materia de cambio climático, que se establezcan mecanismos reales de compromiso en los
involucrados con este fenómeno, y que se utilicen datos y modelos mexicanos en
los procesos de planteamiento de escenarios.
2.7 Necesidad de inversión en educación, investigación y desarrollo
tecnológico
58
El desarrollo de la investigación científica y tecnológica en materia hidráulica sigue
la misma tendencia que la investigación en todas las otras ramas de la ciencia (Ruiz R. 2009 y Asociación Mexicana de Hidráulica, 2007): la matrícula de alumnos
inscritos en posgrado sigue siendo sumamente baja, al igual que el número de
graduados entre maestros y doctores, el número de investigadores graduados, en
relación con la población económicamente activa y el número de investigadores miembros del Sistema Nacional de Investigadores. Por otro lado no se ha logrado
que la importancia de la investigación científica permee a todos los sectores de la
sociedad, ni que se considere al conocimiento como un bien público.
2.7.1 Algunas propuestas de solución
Es urgente llegar a la meta de inversión en investigación científica equivalente al
1% del PIB, promover el posgrado en todo el país, incrementar los recursos
asignados al CONACYT, impulsar la descentralización de actividades científicas y tecnológicas y promover los proyectos multi-institucionales.
Las dependencias del gobierno federal y los gobiernos estatales y municipales, así
como la iniciativa privada deben invertir más en investigación y desarrollo tecnológico; por ejemplo, la Comisión Nacional del Agua ha creado el Fondo
Sectorial de Investigación y Desarrollo sobre el Agua, cuyo objetivo es financiar el
gasto y las inversiones de los proyectos de investigación aplicada, así como el
desarrollo tecnológico, la formación de recursos humanos, el fortalecimiento de las
capacidades científicas y la difusión en las áreas de conocimiento que requiera el sector agua en materia del agua. A la fecha se han apoyado más de 50 proyectos
de investigación en varias universidades del país.
2.8 Propuesta de nuevo balance hídrico
En los incisos de escasez y contaminación, se han planteado propuestas que
inciden directamente sobre el balance hidráulico nacional. Éste puede replantearse para hacer un mejor uso del agua donde ella existe y buscar nuevas fuentes para
llevarla a las regiones donde es escasa. SE RECOMIENDA replantear el esquema
del balance hídrico del país, por el que se muestra en la figura 19. Se explican a
continuación los cuatro elementos agregados al esquema tradicional.
59
Figura 19. Propuesta de balance hídrico nacional
2.9 Reuso y recirculación
En el capítulo correspondiente a la contaminación del agua se anotó cuánta agua
residual se produce, se colecta y se trata.
SE RECOMIENDA tratar el 60 % del total de las aguas municipales, y en una etapa
posterior, hacer lo mismo con las aguas no municipales, e incluso, incrementar el porcentaje de aguas residuales colectadas, para contar con una importante
cantidad de agua dedicada a reusar en la industria o en el riego. Debe anotarse
que aunque en términos absolutos pudiera parecer una cantidad de agua pequeña,
se debe considerar que este líquido está cerca de las poblaciones o zonas de riego que potencialmente pueden utilizarla. Además la recirculación puede agregar
nuevas fuentes de agua a las industrias.
2.10 Agua virtual
Existe una forma de transportar el agua sin acueductos, barcos o carros tanque, y
de almacenarla sin presas o tanques; ésta es el agua virtual, la cual se define como aquella cantidad de este líquido que se utiliza o integra a un producto, bien o
servicio; así por ejemplo, para producir una tonelada de trigo es necesario utilizar
mil toneladas de agua. Este concepto se ha fortalecido en la medida en que se ha
reconocido el valor económico, ambiental, social y político del agua. Cabe destacar
que en el período 1995-1999, en el mercado internacional se negociaron 1,031
km3 de agua virtual al año (Hoekstra A. y Chapagain A., 2006).
60
De esta manera, países con gran desarrollo industrial o petrolero, pero con
recursos hídricos insuficientes para producir económicamente alimentos, bienes o
servicios, utilizan su riqueza para obtenerlos de algún otro país y reducen así la
presión sobre sus propios recursos hídricos.
Así, el agua virtual ha jugado un papel importante de manera temporal en países
que han sufrido fenómenos extremos, o en forma permanente en aquellos que no
cuentan con el agua para producir sus alimentos, bienes o servicios. Por otro lado,
algunos países han aprovechado el agua virtual para reducir la presión sobre el medio ambiente. Sin embargo, se debe considerar que el agua virtual depende de
otros factores como los tratados y acuerdos comerciales internacionales, el
crecimiento económico y poblacional, el desarrollo tecnológico, entre otros.
En la figura 20 se presenta la evolución de las importaciones y exportaciones de
agua virtual de México, y se nota que en 2009, México exportó 6,665 hectómetros
cúbicos de agua virtual (un hm3 = 1’000,000 m3) e importó 34,817 hm3; es decir, tuvo una importación neta de agua virtual de 28,153 hm3, casi tres veces y media
la capacidad del Lago de Chapala; de esta cantidad, 44.3% se relaciona con
productos agrícolas, 37.8% con productos animales y el 17.9 % restante con
productos industriales; el agua virtual neta, es la diferencia entre el agua virtual
importada menos la exportada (F. Arreguín 2011).
Figura 20. Comportamiento del agua virtual en México 2000-2009
61
2.11 Desalación de agua
La desalación es una tecnología que se utiliza en México desde hace mucho
tiempo, ver tabla No. 1, sobre todo en zonas turísticas en las que el agua escasea:
Cancún Q. Roo., Acapulco, Gro. y Los Cabos BCS. Con la construcción de una
planta desaladora para uso municipal en esta última localidad, se han abierto perspectivas para el uso de esta tecnología en muchas otras regiones de nuestro
país. Incluso se construyen para uso agrícola donde el valor económico de los
cultivos así lo permite (por ejemplo vid o flores).
Tabla No. 1. Plantas desaladoras construidas en México
Entidad federativa Sitios con plantas desalinizadoras
Número de unidades
% nacional
Operan Capacidad instalada
(m3/d)
Sí No
Baja California 23 38 8.74 24 14 51,938
BCS 71 73 16.78 53 20 36,971
Campeche 8 19 4.37 14 5 5,456
Coahuila 31 33 7.59 23 10 7,668
Colima 17 18 4.14 2 16 2,856
Estado de México 3 4 0.92 2 2 7,000
D. F. 14 17 3.91 12 5 95,471
Durango 26 26 5.98 13 13 868
Guerrero 6 6 1.38 3 3 2,355
Jalisco 3 4 0.92 3 1 2,865
Morelos 2 21 4.83 21 2 110
Nuevo León 5 5 1.15 5 1 2,847
Oaxaca 1 4 0.92 4 1 14,256
Quintana Roo 79 124 28.51 73 51 53,339
SLP 1 1 0.23 1 0 60
Sonora 16 22 5.06 15 7 9,349
Tamaulipas 4 4 0.92 2 2 5,100
Veracruz 9 15 3.45 11 4 12,167
Yucatán 1 1 0.23 1 2 700
Total nacional 320 435 100% 282 137 311,377
62
Actualmente se analiza la posibilidad de utilizar agua desalada para grandes
proyectos de desarrollo entre México y Estados Unidos. El constante decremento
del costo del metro cúbico de agua desalada (actualmente producir un metro cúbico de agua desalada cuesta menos de un dólar), y el crecimiento de la
demanda, ponen sin duda a esta tecnología como una de las principales fuentes de
abastecimiento en lugares en los que económica, ambiental y socialmente muestre
su rentabilidad.
Sin embargo, la instalación y operación de una planta desaladora tiene el potencial de impactar negativamente la calidad del aire, mantos acuíferos y el ambiente
marino/acuático. Una de los limitantes claves en la construcción de plantas de
desalación es la salmuera. Ésta es generada como un producto secundario de la
separación de los minerales provenientes del agua desalada, contiene la mayor
parte de los minerales y contaminantes del agua original, así como los aditivos
agregados en el proceso de tratamiento, en forma concentrada.
2.12 Humedad del suelo
Finalmente, una fuente que se utiliza en forma empírica, pero que pocas veces se cuantifica, es la humedad del suelo; es importante que se hagan evaluaciones más
precisas de este recurso para hacer una mejor planeación del uso eficiente del
agua, ver (figura 21).
Figura 21. Humedad del suelo calculada para enero de 2010. Fuente: CPC, NOAA,
2010, en: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/soilmst/leaky_glb.htm
63
3. Conclusiones
Los retos del agua en México son impresionantes: escasez, contaminación,
impacto del cambio climático sobre el ciclo hidrológico, una administración que
requiere ser fortalecida con la participación de todos los usuarios, el desorden en
el desarrollo ecológico y la necesidad de revisar y fortalecer el sistema de ciencia y tecnología en el país. Sin embargo, existen formas de enfrentarlos, PERO ELLO
HAY QUE HACERLO YA, y con decisiones científicamente sustentadas, sin olvidar
los ejes de la gobernabilidad del agua: ambiental, social, económico y político.
La Academia de Ingeniería puede promover y realizar investigaciones, desarrollos
tecnológicos, estudios científicos y técnicos relativos a todos los temas que se han tratado en este trabajo. Su participación en foros de análisis y discusión, la
publicación de trabajos sobre los asuntos antes mencionados, y el apoyo a las
instituciones encargadas de formar recursos humanos que puedan enfrentar con
éxito los problemas que se plantean en el futuro aprovechamiento del agua, son
tareas ineludibles para beneficio de las generaciones actual y futura de México.
4. Referencias
Academia de Ingeniería, “Estatuto”, Academia de Ingeniería A. C., México, 2011.
Arreguín F, Martínez P, Trueba V, “El agua en México. Una visión institucional, en el
libro: El agua en México vista desde la Academia, Academia Mexicana de Ciencias,
pp 251-270, abril de 2004.
Arreguín F. “Water management in Mexico” IWA, Yearbook 2005, United States of
America, pp 39-40.
Arreguín F., Chávez R. y Rosengaus M. (2008), “Impacto del cambio climático
sobre los acuíferos mexicanos”, 6° Congreso Nacional de Aguas Subterráneas,
Asociación Geohidrológica Mexicana A. C., octubre.
Arreguín F., López M., Tejeda C. y Marengo H. “El agua virtual en México”, Revista
Ingeniería Civil en México, Núm 478/ Año LIX/ febrero 2009.
Arreguín F., “Impactos del cambio climático en el ciclo hidrológico en México”, IV
Encuentro internacional de expertos: “Gestión del agua y cambio climático: enfrentándose a las incertidumbres”, Zaragoza, 28 de febrero, 1-2 de marzo de
2011.
Arreguín F., “Agua virtual en México, el “vital líquido” que nadie ve”, Revista 48
Ciencia y desarrollo, marzo 2011, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
64
Comisión Internacional de Límites y Aguas, “Tratado sobre distribución de aguas
internacionales entre los Estados Unidos Mexicanos y los Estados Unidos de
América, 1944.
Comisión Nacional del Agua, “Programa Nacional Hídrico” (PNH), 105 y 163 pp.,
Febrero 2008.
Comisión Nacional del Agua. Estadísticas del Agua en México 2008. Septiembre
2008.
Comisión Nacional del Agua (2009), “Situación del Subsector Agua Potable,
Alcantarillado y Saneamiento”, México, D. F.
Diario Oficial de la Federación (2003). “Acuerdo por el que se dan a conocer las
denominaciones y la ubicación geográfica de las diecinueve cuencas localizadas en
la zona hidrológica denominada Río Lerma-Chapala, así como la disponibilidad media anual de las aguas superficiales en las cuencas que comprende dicha zona
hidrológica.”, Diario Oficial de la Federación, octubre 15, México.
Diario Oficial de la Federación (2003), “Acuerdo por el que se dan a conocer los límites de 188 acuíferos de los Estados Unidos Mexicanos, los resultados de los
estudios realizados para determinar su disponibilidad media anual de agua y sus
planos de localización”, Diario Oficial de la Federación, diciembre, México.
Diario Oficial de la Federación (2007), “Acuerdo por el que se da a conocer el
resultado de los estudios de disponibilidad media anual de las aguas subterráneas
de 50 acuíferos de los Estados Unidos Mexicanos, mismos que forman parte de las regiones hidrológicas que se indican”, Diario Oficial de la Federación, agosto,
México.
Diario Oficial de la Federación (2007), “Acuerdo por el que se dan a conocer los
límites de 14 acuíferos de los Estados Unidos Mexicanos, de la disponibilidad
media anual de agua del acuífero Valles Centrales, del Edo de Oaxaca”, Diario
Oficial de la Federación, agosto, México.
Diario Oficial de la Federación (2008). “Acuerdo por el que se da a conocer el resultado de los estudios de disponibilidad media anual de las aguas subterráneas
de 30 acuíferos de los Estados Unidos Mexicanos, mismos que forman parte de las
regiones hidrológicas que se indican”, Diario Oficial de la Federación, enero,
México.
Diario Oficial de la Federación (2009) “Norma Oficial Mexicana NOM-014-
CONAGUA-2007, Infiltración artificial de agua a los acuíferos.- Características y
especificaciones de las obras y del agua”, México.
65
Diario Oficial de la Federación (2009), “Norma Oficial Mexicana NOM-015-
CONAGUA-2007, Infiltración artificial de agua a los acuíferos.- Características y especificaciones de las obras y del agua”, México.
Diario Oficial de la Federación (2009). “Acuerdo por el que se da a conocer el
resultado de los estudios de disponibilidad media anual de las aguas superficiales en las cuencas hidrológicas Río Tuxpan, Río Cazones, Río Tecolutla, Río Nautla, Río
Misantla, Río Colipa y Llanuras de Tuxpan, mismos que forman parte de la porción
de la Región Hidrológica denominada Norte de Veracruz.”, Diario Oficial de la
Federación, febrero 27, México.
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Subcoordinación de Hidrobiología y
Evaluación Ambiental. “Evaluación de la Contaminación Difusa en un Área Agrícola-
Urbana del Río Apatlaco, Mor.”. Convenio con la Gerencia de Estudios para el Desarrollo Hidráulico Integral, CNA, 1999.
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Subcoordinación de Hidrobiología y
Evaluación Ambiental. “Caracterizar las Aportaciones por Contaminación Difusa
durante las Épocas de Lluvia y Estiaje en la Cuenca y Tres Subcuencas del Río Apatlaco, Mor.”. Convenio con la Gerencia de Estudios para el Desarrollo Hidráulico
Integral, CNA, 2000.
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Subcoordinación de Hidrobiología y Evaluación Ambiental. “Aplicación y Capacitación de la Metodología sobre
Contaminación Difusa en una Subcuenca del río Lerma”, Proyecto contratado
Gerencia Regional Lerma Santiago Pacifico, CNA, 2001.
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Subcoordinación de Hidrobiología y
Evaluación Ambiental. “Contaminación difusa en la cuenca del río Lerma, parte
baja”, Proyecto contratado Gerencia Regional Lerma Santiago Pacifico, CNA, 2003.
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Subcoordinación de Hidrobiología y Evaluación Ambiental. “Contaminación difusa en la cuenca del río Lerma, parte alta”,
Proyecto contratado Gerencia Regional Lerma Santiago Pacifico, CNA, 2004. Informe
parcial.
Instituto Nacional de Geografía y Estadística, “Censo de población y vivienda
2010”, México, 2011.
Hoekstra A.. y Chapagain A. “Water footprints of nations: water use by people as a
function of their consumption pattern2, Water Resources Management, 2006.
66
Ruiz, R., “Estrategia y prioridades de financiamiento de la Ciencia y la Tecnología
2009-2012”, versión preliminar, Academia Mexicana de Ciencias.
Tláloc, Asociación Mexicana de Hidráulica, A.C., Núm 38, septiembre-enero, 2007.
67
III. SITUACIÓN ACTUAL Y FUTURO DE LAS PRESAS EN
MÉXICO Y EL MUNDO
Dr. Humberto Marengo Mogollón
El presente es un documento de trabajo elaborado para el estudio “Estado del Arte
y Prospectiva de la Ingeniería en México y el Mundo”, realizado por la Academia de
Ingeniería de México con el patrocinio del Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología.
La información así como las opiniones y propuestas vertidas en este documento
son responsabilidad exclusiva de los autores.
La Academia y los autores agradecerán las sugerencias y comentarios de los
lectores para mejorar su contenido y las omisiones en que se haya incurrido en su
elaboración.
68
III. SITUACIÓN ACTUAL Y FUTURO DE LAS PRESAS EN MÉXICO Y EN EL MUNDO
Dr. Humberto Marengo Mogollón
Presidente de la Academia de Ingeniería de México, Coordinador de Proyectos Hidroeléctricos, CFE, y Profesor de la Facultad de Ingeniería, UNAM
Contenido
1 Antecedentes……………………………………………………………………………………67 2 Las demandas de agua y sus problemas………………………………………………..….69 3 Aguas utilizadas………………………………………………………………………………...71 3.1 Sector agrícola………………………………………………………………………….…….71 3.2 Incremento del suministro de agua………………………………………………….……..74 4. La importancia de las presas………………………………………………………….……..74 5. Acciones del Banco Mundial…………………………………………………………..……..79 6. Proyectos de rehabilitación…………………………………………………………..……….80 7. La importancia del futuro de las presas……………………………………………..……....81 8. Situación Mundial en cuanto a construcción de presas………………………..…………84 9. Presas sustentables ambientalmente………………………………………………..………86 9.1 Desplazamiento de población indígena…………………………………………..……….86 9.2 Destrucción de bosques y vida vegetal…………………………………………..……….87 9.3 Degradación de calidad del agua y extensión de desastres…………………..………..87 9.4 Promotores de presas; argumentos a favor y en contra………………………..……….88 10. Tendencias actuales en el diseño de las presas………………………………………….89 10.1 Introducción…………………………………………………………………………………..89 10.2 Marco de referencia………………………………………………………………………….89 10.3 Presas económicamente factibles…………………………………………………………90 10.4 Aspectos de seguridad de presas…………………………………………………………90 10.5 Tendencias de diseño………………………………………………………………………92 10.5.1 Avenidas de diseño……………………………………………………………………….92 10.5.2 Obras de desvío…………………………………………………………………………...92 10.6 Costos de las presas………………………………………………………………………..95 10.7 Presas de enrocamiento con cara de concreto (ECC)…………………………………95 11 Conclusiones………………………………………………………………………………….101 11.1 Respecto a la Seguridad de Presas……………………………………………………..102 11.2 Pasos esenciales para la seguridad de presas………………………………………..102 12 Referencias……………………………………………………………………………………103
1. Antecedentes
El hombre y el ingeniero, al hablar del recurso AGUA, deben reconocer la
existencia de tres problemas básicos a resolver; su calidad, la escasez y el exceso
de la misma.
69
Hoy en día se están haciendo esfuerzos importantes para mejorar sustantivamente
los estándares de calidad, y puede decirse que la población en algunos países
desarrollados o en vías de serlo están siendo abastecidas por agua de mejor calidad y que se tratan en su gran mayoría las aguas residuales, como empieza a
hacerse en nuestro país. Esto, lamentablemente, no sucede en países en vías de
desarrollo o poco desarrollados en los que existen grandes deficiencias en este
aspecto.
En cuanto a la escasez y el exceso, la distribución del agua juega un papel
preponderante. De acuerdo con el crecimiento de la población mundial, que se ha
incrementado de 3,000 millones de habitantes en 1930, a 5,200 millones en 1990, y se espera alcanzar la cifra de 8,500 millones para 2025, según se señala en la
figura 1.
Figura 1. Población mundial
En la conferencia de las Naciones Unidas efectuada en Nueva Delhi, India, en
septiembre de 1990, se hizo notar que en 1975, 19 países no presentaban recursos hidráulicos renovables para usos domésticos e irrigación y que habría 37
para el 2025. El problema de la disponibilidad se torna más elocuente si la
cantidad de agua se relaciona con la región y la población, como se aprecia en la
tabla 1.
País Metros cúbicos por habitante
CANADA 109,000
RUSIA 15,000
ESTADOS UNIDOS 10,000
MEXICO 5,200
ISRAEL 330
ARABIA SAUDITA o JORDANIA 160
EGIPTO 30
Tabla 1.- Disponibilidad de agua (metros cúbicos por habitante)
3,000 MILLONES
EN 1930
5,200 MILLONES
EN 1990
6,250 MILLONES
EN EL 2000
8,500 MILLONES
EN EL 2025
POBLACIÓN MUN DIALCRECIMIENTO
70
La actual RECOMENDACIÓN de incrementar el suministro de agua sobre una base
sustentable, no es sólo un reto para los ingenieros, sino para todo el mundo. No hay sustituto para el agua, la cual, de hecho, es una cantidad finita que debe
aprovecharse de una manera racional.
2. Las demandas de agua y sus problemas
Las necesidades de aprovechar los recursos hidráulicos en el mundo se han
incrementado considerablemente en las últimas décadas como resultado
principalmente de:
Un crecimiento sin precedente de la población mundial y un enorme incremento
en la urbanización.
Un crecimiento de las expectativas económicas de las personas.
Una vasta extensión de áreas irrigadas que se han perdido por ineficiencia y salinización de la tierra.
En el mundo se ha incrementado el uso de recursos naturales y de productos de
desecho. En una escala global, hay aproximadamente 1,385 millones de km3 de agua en el planeta; sin embargo el 97 por ciento es agua de mar y solamente 2,67 por
ciento es agua fresca.
Del total de esta cantidad de agua fresca (37 millones de km3) el 76.5 por ciento
está almacenada en los polos y glaciares. Otro 22,9 por ciento está presente como agua subterránea y una pequeña fracción de solamente 1,500 km3 (o sea el 0.004
por ciento) aparece en algún momento en los ríos del planeta, como se señala en
la tabla 2.
CONCEPTO VOLUMEN
(km3
)
PORCENTAJE DEL
TOTAL
AGUA SALADA EN LOS OCÉANOS 1 347,900,000
97,3
LAGOS SALADOS Y MARES
INTERIORES 105,000 0,010
AGUA FRESCA 37,000,000 2,655
TOTAL 1 385,000,000 99,965
FUENTES DE AGUA FRESCA
(APROXIMADA)
VOLUMEN (KM3)
PORCENTAJES
AGUA FRESCA - TOTAL
HIELO EN POLOS Y GLACIARES 28,200,000
76,5
2,04
71
AGUAS SUBTERRANEA
800 m PROFUNDIDAD
400-800m PROFUNDIDAD
3,740,000
4,710,00
10,01
0,27
12,8 0,34
LAGOS 125,000 0,340
0,009
HUMEDAD DEL SUELO 69,000 0,190
0,005
VAPOR EN LA ATMOSFERA
RIOS
13,500
1,500
0,037
0,001 0,004
0,0001
TOTAL 36,859,000 99,971
12,665
Tabla 2.- Fuentes de agua (cantidades aproximadas)
Aun cuando la cantidad de agua dulce aprovechable pudiera juzgarse más que suficiente para cubrir las necesidades del ser humano, existen graves problemas en
cuanto a su disponibilidad: Ocurren también variaciones significativas en el tiempo y
el espacio puesto que después de cortos períodos de intensas precipitaciones se
presentan largos períodos de estiaje; asimismo, una gran cantidad del agua subterránea está a gran profundidad de donde se requiere, o está presente en áreas
poco pobladas.
Las poblaciones se desarrollan en regiones en las que existen pocos recursos
hidráulicos; puede decirse que en México, el 80 por ciento de la población se asienta donde hay el 20 por ciento de dichos recursos.
Al hacer un balance anual del total de la precipitación que se presenta sobre los
continentes, aproximadamente un tercio, o sea (38,820 km3), se registra como
escurrimiento y el resto retorna a la atmósfera como evaporación o transpiración.
Solamente el 36 por ciento de la precipitación, o sea 14,010 km3/año, está
disponible para uso, ya sea por extracción del subsuelo o almacenamientos. El
resto (24,810 km3) escurre como avenidas y es llamada la porción “inestable” del
escurrimiento; la cantidad potencial aprovechable de agua fresca por continentes
se señala en la tabla 3.
72
CONTINENTE
TOTAL
(km3/año)
ESCURRIMIENTO PORCIÓN ESTABLE
(km3/año)
ESCURRIMIENTO PORCIÓN
INESTABLE (km3/año)
ESCURRIMIENTO ESTABLE
(PORCIENTO DEL TOTAL)
ÁFRICA 4 225 1 905 2 320 45
ASIA (excepto
URSS)
9 544
2 900
6 644
30
AUSTRALIA 1 965 495 1 470 25
EUROPA (excepto
URSS)
2 362
1 020
1 342
43
NORTE AMÉRICA 5 960 2 380 3 580 40
SUDAMÉRICA 10 380 3 900 6 480 38
URSS 4 348 1 410 2 974 32
CONTINENTES
(excepto los
polos)
38 820
14 010
24 810
36
Tabla 3.- Agua fresca disponible por continente
3. Aguas utilizadas
En el ámbito mundial, las aguas utilizadas se han incrementado de 100 km3 en
1700 a 3,528 km3 en 1975 (como se aprecia en la figura 2); de éstos, 2,100 km3 fueron usos consuntivos y 1,400 km3 fueron desechados en forma de aguas
residuales. Las necesidades totales para 2000 se estima que se aumentarán a
4,640 km3.
3.1 Sector agrícola
El sector agrícola es el mayor consumidor en la mayoría de los países, ya que
utiliza más del 80% del agua extraída. Desde 1950, el área regada en el mundo se
ha incrementado al triple, es decir, aproximadamente a 275 millones de hectáreas para producción agrícola. Actualmente, casi la mitad del alimento que se consume
en el planeta se produce en solo el 18% de las tierras regadas.
73
Figura 2.- Agua utilizada.
La tabla 4 muestra la disponibilidad de agua de 1980 y 2000, como porcentajes de la cantidad de agua utilizable del total escurrido.
AGUA POTABLE E IRRIGACION TOTAL
AÑO 1980 2000 1980 2000
AGUA UTILIZADA (km3)
3 229 4 272 3 528 4 660
PORCENTAJE ESCURRIMIENTO
DISPONIBLE (9 000)
35.9 47.5 39.2 57.8
PORCENTAJE ESCURRIMIENTO ESTABLE (14 010)
23 30.5 25.2 33.3
PORCENTAJE DEL ESCURRIMIENTO TOTAL (38 820)
8.3 11 9.1 12
Tabla 4.- Agua utilizada en el mundo, como porcentaje del escurrimiento
En una escala global, aproximadamente el 70 por ciento del total del agua
consumida se utiliza para la irrigación y crecimiento de cultivos, 23 por ciento para
la industria y el restante 7 por ciento para propósitos municipales y domésticos.
Los usos del agua varían fuertemente entre cada país, fundamentalmente por las
condiciones climáticas, disponibilidad, accesibilidad y calidad de los recursos
AGUA UTILIZADACRECIMIENTO
EN 1940 V= VOLUMEN DE AGUA
2 VOLUMEN
EN 1980
4 VOLUMEN EN EL 2000
AGUA UTILIZADACRECIMIENTO
EN 1940 V= VOLUMEN DE AGUA
2 VOLUMEN
EN 1980
4 VOLUMEN EN EL 2000
74
hidráulicos y por el desarrollo económico y social del mismo. La utilización del
agua está muy influenciada por la importancia en la economía nacional de la
irrigación requerida para la agricultura.
En 1986, las áreas irrigadas en el mundo llegaban a 265 millones de hectáreas
(figura 3) y generaron un tercio de la producción mundial de alimentos. Los países
subdesarrollados son básicamente agrícolas que utilizan del 80 por ciento al 90 por ciento de los recursos hidráulicos desarrollados.
Figura 3.- Áreas irrigadas.
Indudablemente SE RECOMIENDA mejorar la práctica de la irrigación para reducir
las pérdidas por filtraciones, optimizar la distribución de agua durante el riego y
controlar la cantidad y tiempo de su aplicación para los cultivos, como actualmente se estudia en nuestro país por parte del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
(IMTA).
Como resultado de la salinización de la tierra se pierden, en el mundo entre 200,000 y 300,000 ha de tierras agrícolas. Las eficiencias operacionales podrían
incrementarse del 30 ó 40 por ciento a un rango que fluctuara entre el 70 - 80 por
ciento.
Cuando se comparan las necesidades de agua con el escurrimiento estable, las diferencias entre los continentes son claras (tabla 5), y en cada caso las demandas
futuras dependerán del crecimiento de la población y la planeación que las
dependencias abocadas a ello tengan previsto realizar.
La utilización del agua está influenciada
por la importancia de la economía
nacional de la irrigación requerida para la
agricultura.
En 1986 las áreas irrigadas en el mundo
llegaban a 265 millones de hectáreas ( 6
millones en México ).
IRRIGACION
75
CONTINENTE
(1) ESCURRIMIENTO
ESTABLE
km3
(2) DEMANDA DE AGUA
EN 1980
km3 % DE(1)
(3) DEMANDA DE
ESPERADA PARA 2000
km3 %DE(1)
AFRICA 1905 136.5 7.2 223 11.7
ASIA 2900 1506 51.9 2030 70
AUSTRALASIA/OCEA
NIA
495 21.5 4.5 28.5
5.8
EUROPA 1020 351 34.4 431 42.2
NORTEAMERICA 2380 690 29 845 35.5
SUDAMERICA 3900 124 3.2 235
6
RUSIA 1410 400 28.4 480 34
TOTAL 14,010 3229 23 4272 30.5
Tabla 5.- Demanda de agua por continente en km3 y como porcentaje del
escurrimiento estable
3.2 Incremento del suministro de agua
Desde 1960, frecuentemente se enfatizan las medidas para incrementar el
suministro de agua. Se han planteado cambios aceptables a patrones sociales para
que, armónicamente, puedan desarrollarse los recursos tecnológicos en concordancia con los aspectos ambientales.
ES MUY RECOMENDABLE mejorar grandemente las eficiencias en el uso del agua,
almacenarla y conservarla, reciclar las aguas industriales, desalinizar el agua de mar y bombear el agua subterránea. En zonas áridas, en las que la evaporación
excede a la precipitación, es factible hacer la recarga de acuíferos, lo cual debe
merecer gran atención por parte de la ingeniería.
4. La importancia de las presas Hay algo majestuoso en una presa grande. Cuando Franklin Roosvelt inauguró la
presa Hoover en 1935, estaba atónito y exclamó: “Vine, vi y fui conquistado”; ésta
fue la primera de las muchas grandes presas en EEUU.
76
Para satisfacer la demanda de agua se requieren más embalses superficiales
con el fin de modificar la desigual distribución de la precipitación en el tiempo,
y con los acueductos y conducciones, la mala distribución en el espacio. De esta manera, las presas juegan un papel preponderante, ya que deben
conceptuarse como proyectos de propósitos múltiples que permitan satisfacer
necesidades del consumo humano, las requeridas por la agricultura y, con el
desnivel creado, la generación de energía eléctrica, vital hoy en día.
Adicionalmente, las presas producen grandes beneficios; el control de
avenidas con la consecuente protección a vidas y propiedades en las llanuras
de inundación y la creación de programas de acuacultura y pesca, así como para recreación.
En los últimos 5,000 años el hombre ha vivido y se ha asentado donde los
recursos hídricos se podían garantizar; cuándo no pudo obtener dicha garantía, recurrió a construir presas que datan desde las civilizaciones
iniciales; la presa de SAAD-EL-KAFARA se construyó en 2600 A. C. en la
cuenca del río Nilo.
Sin embargo, en los últimos 100 años, los ingenieros han desarrollado metodologías que han permitido incrementar la disponibilidad de conducir,
purificar y transportar el agua y suministrar energía eléctrica. Esta tecnología
incluye la producción de energía con cargas altas, su transmisión a grandes
distancias, el desarrollo de la tecnología del concreto, de la geotecnia con el importante avance en la mecánica de suelos y de rocas, así como el
desarrollo y conocimiento de la mecánica de fluidos con el consecuente
manejo de flujos de alta velocidad.
Sin duda se deben mencionar los avances en la hidráulica de canales, de
tuberías, de la hidráulica marítima y de ríos y costas, así como en la
geohidrología y extracción de agua a grandes profundidades. Es de comentar
también el avance en la mecánica de materiales, metalurgia, procesos de
soldadura, tratamientos térmicos, la expansión en procesos químicos, saneamiento y purificación del agua, y los procesos físico-químicos que se
interrelacionan con la mecánica de fluidos en el manejo y disposición de las
aguas residuales.
Desde este punto de vista, puede mencionarse a la Central Hidroeléctrica
Valentín Gómez Farías (Agua Prieta) en el Estado de Jalisco, que se proyectó
y construyó para utilizar las aguas residuales para la generación de energía,
en horas de mayor demanda, para la Ciudad de Guadalajara.
En el diseño, construcción y operación de presas se han registrado avances
significativos. En los últimos 20 años se ha prestado una gran importancia a
77
las consideraciones de durabilidad y falla de las mismas, y se ha establecido
la base técnica y científica para definir la seguridad que deben tener las
presas y las obras temporales como las de desvío. Se han planteado bases científicas para entender los aspectos geológicos e hidrológicos y la
naturaleza y comportamiento de los materiales, así como las cargas y ciclos a
los que las presas están sujetas.
El desarrollo de métodos numéricos y técnicas computacionales permiten
tener un mejor panorama en estos aspectos, y se están haciendo serios
esfuerzos para instrumentar y definir de mejor manera el comportamiento
estructural de las presas. A la fecha, los factores de seguridad se están replanteando, se está tratando de reducir significativamente el error humano
al someterse y actualizarse los criterios de diseño al consenso internacional.
Puede decirse que se están implantando revisiones periódicas al diseño por
parte de grupos ajenos al mismo, y se está estableciendo en el mundo la revisión y el análisis de presas sujetas a sismos y a avenidas de gran
intensidad.
El futuro en el estudio y desarrollo de este tipo de proyectos está lleno de
retos sumamente interesantes; el análisis dinámico de las presas y su interacción agua-estructura es un tema que merece especial mención, así
como la comprensión de presas de gran altura con concreto compactado con
rodillos y las reacciones alkali-agregados en concreto convencional, el uso de
geotextiles y el comportamiento de presas agrietadas, incluida la patología que causa dicho agrietamiento.
No hay duda de que las presas diseñadas y construidas hoy en día son más
seguras que las construidas con anterioridad; las antiguas deberán mostrar, con las medidas necesarias, que quedan dentro de los estándares
establecidos por la práctica profesional.
Antes de 1900 existían más de 1,000 presas construidas en el mundo, según
reportes del Registro Mundial de Presas (1984); sin embargo, se generó un enorme incremento en la construcción de presas a partir de la mitad del siglo
pasado, como se señala en la figura 4. A la fecha, están construidas más de
100,000 presas en el mundo, y se puede decir que están consideradas como
grandes presas a más de 36,000 de ellas, sin considerar las construidas en China. Se define como grandes presas a aquellas que tienen más de 15m de
altura, las que están entre 10 y 15m con una longitud de cresta en el
vertedor superior a los 500m o en las que el gasto de descarga supera los
500 m3/s, o bien las que presentan condiciones complejas para su cimentación.
78
FIGURA 4.- Número de presas
El número de presas construidas en los últimos 35 años supera el 85 por
ciento del total. La distribución de presas por continente se muestra en la tabla 6.
CONTINENTE
1950
1982
1986
EN CONSTRUCCION AFRICA 133 665 763 58
ASIA 1554 4194 4569 430
AUSTRALASIA/
OCEANIA
151
448
492
25
EUROPA 1323 3961 3982 204
NORTE/CENTRO AMERICA
2099
7303
6595
39
SUDAMERICA 884 69
RUSIA 132 18
SUBTOTAL 5260 16 571 17 417 843
CHINA 8 18 595 18 820 183
TOTAL MUNDIAL 5268 35 166 36 327 1026
TABLA 6.- Número de presas de más de 15m de altura (1986)
Más del 78 por ciento de estas presas (36,327) tienen una altura de entre 15 y 30m, con menos de un 0,1 por ciento (26 presas) que
exceden los 200m de altura.
En resumen, se puede decir que existen muy pocas presas de más de
300 m de altura, decenas de más de 200 m y cientos de más de 100 m (figura 5).
PRES AS TERMIN ADASPOR AÑO
En los últimos 40 años las presas terminadas
han decrecido gradualmente.
Número de
presas
terminadas
por año
1951 - 1974 : 373
1975 - 1982 : 258
1983 - 1986 : 211
79
Figura 5.- Presas construidas
A la fecha, las presas almacenan más de 5,500 km3 de agua; de este
volumen dos terceras partes está disponible como volumen útil y el resto es la llamada capacidad muerta. Esta capacidad útil de 3,660 km3 añade
un 26 por ciento a la porción estable del escurrimiento medio anual de los
ríos (14,010 km3) del mundo entero.
De los 50´s a los 80´s, el número de presas terminadas decreció
gradualmente, como se muestra en la tabla 7.
PERIODO NUMERO
1951-1974
373
1975-
1982
258
1983-
1986
211
Tabla 7.- Número de presas terminadas anualmente
Es significativo que más de 200 presas fueron terminadas en 1989, de las
cuales el 80 por ciento superaron los 30m de altura y el 1 por ciento los 100m. También, 12 muy grandes presas superaron los 150m de altura,
con un volumen de más de 15 millones de m3 en la construcción de la
cortina y una capacidad de más de 25 km3 en el almacenamiento.
Algo más de 45 grandes presas estaban en construcción en 1989 y 48 en 1990 como se muestra en la tabla 8. Estos números se han mantenido
constantes en los últimos años.
En los últimos 35 años el 85% del total.
36,327 ( 78% del total ), tienen una altura
entre 15 y 30m.
Solo 26 presas ( 0.1% ) exceden los
200m de altura.
Presas construidasPresas construidas
80
LOCALIZACIÓN EN 1989 EN 1990
CANADÁ 0 1
AMÉRICA-LATINA 20 17
CHINA 6 7
ASIA 6 8
TURQUÍA 5 1
INDIA 3 4
EUROPA 2 4
RUSIA 2 2
ÁFRICA 1 4
TOTAL 45 48
Tabla 8.- Presas en construcción, de más de 150 m de altura, en el mundo
5. Acciones del Banco Mundial
Según P. N. Gupta y G. Le Moigneel (1996) en el mundo existen más de 36,000 grandes presas de más de 15 m de altura. Aproximadamente la
mitad de ellas están en China y las demás se localizan en el resto del
mundo. Aproximadamente el 80% de estas presas tienen alturas menores a
30 m y sólo el 1% son presas cuya altura excede de 150 m. La mayoría de ellas son presas de tierra y su número aproximado se muestra en la tabla 9.
TIPO DE PRESA PORCENTAJE
TIERRA 75
CONCRETO GRAVEDAD 10
ENROCAMIENTO 7
ARCO/ARCOS MÚLTIPLES,
CONTRAFUERTES
6
MAMPOSTERIA/CCR 2
Tabla 9. Grandes presas; distribución por tipo en porcentaje
La política que el Banco Mundial ha seguido recientemente es:
A mediados de los 80’s el banco financiaba 5 o 6 proyectos al año, que
representa el 2 por ciento del total (300 presas de más de 15 m de
altura), de las cuales la mitad están en China.
81
Actualmente las presas han bajado en número en lo que a construcción
se refiere ( 150 por año) como resultado de las rígidas medidas
ambientales y de asentamientos.
Actualmente el banco está financiando 1 o 2 nuevos proyectos por cada
año que es aproximadamente 1% del total.
El banco, a cambio, está financiando en forma creciente proyectos
existentes encaminados a incrementar irrigación, generación de energía
y/o abastecimiento de agua de presas existentes (más de 15
proyectos/año). En estos casos se requiere hacer un serio esfuerzo para incrementar la seguridad de las presas.
El banco ha financiado varios tipos de proyectos relacionados con presas
que incluyen:
Nuevos proyectos ambientalmente sustentables.
Proyectos de generación, irrigación y/o suministro de agua en presas
existentes.
Proyectos en presas existentes de rehabilitación que incluyan
necesariamente la seguridad de presas.
6. Proyectos de rehabilitación
Hay varios proyectos de rehabilitación financiados por el Banco Mundial a
escala nacional. Como ejemplos, los proyectos con consideraciones de seguridad en la India e Indonesia específicamente cubren:
Identificación de presas con problemas críticos de seguridad.
Identificación de la realización de acciones de seguridad.
Rehabilitación de presas no seguras, incluida la re-evaluación de
hidrología, la avenida de diseño y la rehabilitación de la capacidad de vertedores.
Identificación del impacto ambiental a partir de trabajos adicionales para
la seguridad de presas y medidas de mitigación.
Instituir la formulación y la regulación de la seguridad de presas, que incluyan planes de emergencia, y
Entrenamiento de profesionales locales en al monitoreo y seguridad de
presas.
82
7. La importancia del futuro de las presas
Se ha estimado que la población crecerá en más de 3,000 millones en los
próximos 30 años. El requerimiento total de comida se incrementará en más de 55 por ciento, equivalente a más de 800 millones de toneladas de
comida adicional (tabla 10). Hay, por tanto, un continuo incremento en la
demanda de desarrollo de recursos de agua adicional, particularmente en
la irrigación. De la tabla 10 se puede concluir que SE RECOMIENDA implantar y desarrollar más y más recursos hidráulicos renovables.
PORCENTAJE DE TIERRAS BAJO IRRIGACIÓN
PAÍS ÁREA IRRIGADA (104 km2)
PORCENTAJE DE ÁREA
CULTIVABLE
CHINA 45 45
INDIA 39 25
ANTERIOR URSS 17 7
PAKISTÁN 14 70
IRÁN 5.8 37
INDONESIA 5.3 32
MÉXICO 5.0 21
TAILANDIA 2.6 15
TABLA 10. Porcentaje de tierras bajo irrigación
En cuanto a generación de energía, hay también una gran diferencia entre el suministro y la demanda, particularmente en lo que a la demanda pico
se refiere, en la mayoría de los países en desarrollo.
Mientras que existe entre 80 y 85% del potencial hidroeléctrico
aprovechado, sólo entre un 5 y 12% ha sido explotado en la mayoría de los países en desarrollo (en México sólo el 20%).
En ausencia de los recursos hídricos adicionales para desarrollar
hidroelectricidad, más y más combustibles fósiles serán usados para
satisfacer la creciente demanda, lo que redundará necesariamente en
mayor producción de bióxido de carbono (CO2). De acuerdo con la Convención de Cambios Climáticos realizada en 1997 en Río de Janeiro, se
han incrementado las investigaciones científicas acerca del efecto
invernadero; esto ha resultado en la conclusión de un incremento en la
temperatura media en el mundo, el incremento del nivel del mar, un daño mayor a los ecosistemas, incremento en sequías y productividad perdida
83
en importantes regiones agrícolas. Los países en desarrollo son los que
están más seriamente afectados, con incrementos en riesgos de escasez,
sequías y avenidas desastrosas en áreas y regiones costeras.
Muchos países están imponiendo impuestos al carbón, en rangos de
US$20/t a US$200/t de carbón; éstos son Holanda, Suecia y Gran
Bretaña, para dar un trato justo a la hidrogeneración. Otros países
deberían seguir este curso.
Las presas futuras, previendo que sean cuidadosamente planeadas,
diseñadas para ser ambientalmente sustentables y completamente
aceptables pueden jugar un papel preponderante en las fronteras de
varios países y promover el progreso y paz entre países vecinos. Hay varios ejemplos de esto, tales como: Bhakara, Tarbela y Mangla entre
India y Pakistán, Itaipú entre Paraguay y Brasil. Hay varios proyectos a
futuro que también tienen el potencial de promover relaciones
internacionales muy importantes: Salwen entre Burma y Tailandia, Pancheshwar (Nepal) entre Nepal e India, Boca del Cerro entre México y
Guatemala.
También las implicaciones siempre crecientes de condiciones de avenidas
y sequías que han sucedido recientemente (China, India, Bangladesh,
Canadá, EEUU, México, Centroamérica, etc), requieren de proyectos de almacenamiento de agua. La construcción de presas requiere la solución
conjunta de las necesidades adicionales de agua para irrigación,
hidrogeneración y demandas domésticas e industriales, así como también
para reducir los desastrosos efectos de avenidas y sequías extremas, las cuales continuarán en el mundo en el futuro.
El Banco Mundial opina que con rígidos requerimientos respecto a los
aspectos ambientales y de seguridad, las presas necesarias se construyan
en países desarrollados y sean ambientalmente sustentables, económicas y viablemente seguras. Para afrontar los tremendos retos en el manejo de
recursos hidráulicos, será necesario construir nuevas presas
ambientalmente sustentables en un futuro inmediato.
Son enormes las oportunidades en el futuro para el desarrollo de la
hidroelectricidad en países en desarrollo, ya que en muchos, el potencial explotado no supera el 10 por ciento del identificado; en México, dicho
potencial es del orden de un 20%. Si se toma como base la explotación
mundial en 1989, sólo el 14.5 por ciento del potencial total identificado ha
sido explotado, como se muestra en la tabla 11.
REGION POTENCIAL GENERADO
1988
%DEL POTENCIAL
RUSIA 3 831 000 219 800 5.74
84
SUDAMERICA 3 189 300 330 558 10.36
ASIA 2 280 700 170 937 7.49
CHINA 1 923 304 109 177 5.68
AFRICA 1 153600 35 775 3.10
CANADA- EUA 968 982 536 127 55.33
EUROPA-OESTE 910 000 436 269 47.94
AMERICA-CENTRAL 346 000 32 242 9.32
AUSTRALIA 202 000 36 945 18.29
EUROPA-ESTE 163 000 49 107 30.13
JAPON 130 524 87 384 66.98
TOTAL MUNDIAL 15 099 310 2 044 296 13.54
Tabla 11.- Potencial hidroeléctrico en Gwh/año en 1988
La tabla 12 muestra EL POTENCIAL HIDROELÉCTRICO EN MÉXICO
subdividido por regiones hidrológicas; es de hacer notar que de 562
proyectos identificados como posibles para su explotación y desarrollo, se
han construido únicamente 53 (existen 80 centrales hidroeléctricas, 27 de ellas sin presa).
REGIÓN EN ESTUDIO
(1) (2)
EN PROYECTO
(1) (2)
APROVECHADO
(1) (2)
TOTALES
(1) (2)
PACÍFICO NORTE
131 25710 8 5 004 19 6 765 158 37 479
PACÍFICO SUR 119 22360 9 3 928 14 9 381 142 35 889
GOLFO 129 25324 5 2 171 11 4 099 145 31 594
SURESTE 92 6107 6 7 212 6 13 677 104 47 093
NORTE 8 568 2 262 3 366 13 1 196
TOTAL 479 100166 30 18 577 53 34 288 562 153 031
(1) Número de proyectos, (2) Generación en Gwh
Tabla 12.- Potencial hidroeléctrico en México
El número de plantas de rebombeo en el mundo está incrementándose rápidamente. Para efectos comparativos, se puede señalar que un 25 por
ciento de la capacidad instalada en los Estados Unidos obedece a este tipo
de plantas construidas en los últimos 14 años. En nuestro país todavía no
se ha instalado ninguna central con este tipo de máquinas. El número de proyectos de rebombeo instalados en el mundo en 1990, fue de 326,
como se señala en la tabla 13.
85
PAIS NÚMERO DE
PROYECTOS
ALEMANIA 38
JAPON 38
ESTADOS
UNIDOS
37
FRANCIA 30
ITALIA 23
ESPAÑA 22
SUIZA 18
AUSTRIA 17
TOTAL 326
Tabla 13.- Proyectos de bombeo en el mundo
8. Situación mundial en cuanto a construcción de presas
En la actualidad, la construcción de nuevos proyectos se enfrenta a numerosos obstáculos:
Impedimentos físicos; los mejores sitios, desde el punto de vista
geológico, topográfico, etcétera, ya han sido aprovechados; al inundar
tierras fértiles y reubicar a las personas afectadas surgen muy serios problemas.
Limitaciones importantes, al considerar la situación financiera
(generalmente local).
Restricciones de mercado en los sitios en los que existe disponibilidad de potencial hidroeléctrico, que en ocasiones excede la
demanda de energía.
Impactos económicos en el costo de construcción y operación de
las presas, así como el efecto de los aspectos sociales, ambientales y
culturales.
Problemas políticos; a escala nacional si la ubicación de la nueva
presa se localiza entre dos estados, y a escala internacional si los
involucrados en la construcción son dos o más países.
Obstáculos institucionales, cuando las dependencias gubernamentales intervienen en la definición de la solución técnica más
apropiada.
Para cada caso, SE RECOMIENDA que los obstáculos deberán identificarse
y estudiar su solución para un aprovechamiento integral de cada proyecto.
86
Sin duda aparecen también conflictos entre los intereses de distintos
grupos de personas; mientras que algunos se oponen totalmente a la
construcción de presas, al argumentar grandes inconvenientes desde el punto de vista ambiental, político y social, otros quieren que se
construyan estos proyectos sin tomar en cuenta estos aspectos.
De hecho, se debe reconocer que las prioridades de la sociedad han
cambiado en relación con las décadas anteriores. Los ingenieros ocupados en el diseño y construcción de presas, así como los dedicados a
incrementar la oferta de agua para la sociedad, debemos establecer que
es necesario estudiar cuidadosamente cada proyecto desde su etapa de
planeación, evaluar los impactos y beneficios sociales y ambientales, e incorporar ambos en la evaluación económica de los proyectos.
El aumento en la demanda de agua viene aparejado con el de la población
y, sin duda, se requiere acrecentar significativamente las áreas de riego,
capacidad en las plantas hidroeléctricas y de re-bombeo, e incrementar la regulación de avenidas.
Según la revista Vital Signs de 1995 con datos del ICOLD 1993, la
distribución de construcción de presas de más de 10m de altura en
diversos países del mundo es:
China con 85 nuevos proyectos además de los 311 de los ya iniciados
Turquía con 81 nuevos proyectos y 190 ya iniciados
India 48 nuevos y 16 iniciados
EEUU 30 nuevos proyectos y 55 iniciados
En total, en el mundo, se tenían (datos del ICOLD) globalmente 322 nuevos
proyectos y 1212 iniciados. La construcción de presas de más de 100 m
alcanzó un 27% entre 1991 y 1993 y la mitad de éstas se estaban
construyendo en China, Japón y Turquía.
Los argumentos conservacionistas establecen que las presas deben dejar de
construirse porque:
Desplazan población indígena
Destruyen bosques y vida salvaje
Contribuyen a la degradación de la calidad del agua y a la expansión de las enfermedades
Salinizan las tierras y
Causan temblores
87
9. Presas sustentables ambientalmente
Con el crecimiento poblacional mundial de 5,500 millones de seres
humanos, no es ya posible reunir o cumplir con los requerimientos de agua para irrigación, consumo y generación de energía eléctrica, y con el
crecimiento de la población mundial de 100 millones por año, será
imposible cumplir con los requerimientos de agua con el presente ritmo de
construcción de presas y proyectos de recursos hidráulicos, aún sí todos los recursos fueran aprovechados (lo cual no es cierto).
Hay un tremendo reto para incrementar la oferta de agua con la
construcción de nuevas presas que implican requerimientos sociales de
reasentamientos y que sean técnica y ambientalmente factibles. Se han
hecho importantes contribuciones por un gran número de ambientalistas, y ellos han jugado un papel vital y positivo en el entendimiento de los
ingenieros de presas, así como brindar el soporte necesario en cuanto a la
planeación y elaboración de proyectos ambientalmente sustentables.
El Banco Mundial ha avanzado hacia un mejor entendimiento de aspectos ambientales y de políticas equitativas de reasentamientos. La protección
del ambiente, la ecología y la vida salvaje, y la mitigación de efectos
ambientales adversos son ahora el foco de atención (Ghazi Buzotha –
Pakistán, Aguamilpa, Zimapán, México).
9.1 Desplazamiento de población indígena
La construcción de presas con grandes almacenamientos puede estar
asociada con el desplazamiento de poblaciones locales en el área afectada.
Se puede observar lo siguiente:
Los estudios de factibilidad de grandes presas toman en cuenta la
compensación por daños de poblaciones, caminos, cementerios y otros
aspectos; es muy probable que a este nivel de estudios se pueda desechar
un sitio o proyecto si los costos son muy altos.
En general las presas no se planean para inundar áreas densamente
pobladas. Frecuentemente la calidad de vida de la población indígena
desplazada era muy baja y se presentó la oportunidad de mejorar ésta;
sin duda, la construcción de grandes presas puede, en ocasiones, ofrecer
tales oportunidades. Sí la gente prefiere seguir viviendo como lo hace, se le indemniza o se traslada a donde prefiere.
Hay varios ejemplos recientes en México: Zimapán y Aguamilpa, en
Europa en el proyecto Iron Gates en el Danubio con capacidad de
2100MW; el costo de compensación de propiedades representó un 30% de un nuevo centro urbano y la reubicación de 10 000 habitantes.
88
9.2 Destrucción de bosques y vida vegetal
El ejemplo más dramático es la pérdida de bosques y fauna en el Amazonas, en que los proyectos actuales han inundado cientos de km2;
sin embargo, debe señalarse que el plan maestro que se tiene para dentro
de 20 años, considera inundar 600,000 km2 que representa uno por ciento
del total de 5 x 106 km2 que hay en total.
El almacenamiento de las grandes presas regula las grandes avenidas
aguas abajo, incrementa significativamente la protección de bosques,
vidas y propiedades.
Las áreas boscosas que se pierden en el mundo por efecto de las presas,
representa menos del 10% de las pérdidas que resultan de acciones humanas como incendios, lluvia ácida y deforestación intensiva.
Vida salvaje.- La intensidad del problema es proporcional al tamaño
relativo de las áreas incendiadas con la biocenosis de los respectivos
ecosistemas. La formación de almacenamientos pueden matar insectos y reptiles durante el primer llenado, pero no necesariamente representa la
destrucción total de vida salvaje.
9.3 Degradación de calidad del agua y extensión de desastres
Ocurre en grandes embalses y al analizar los casos específicos se tiene:
Descomposición de vegetación, la cual, si no es retirada antes del
almacenamiento, facilita el crecimiento de algas altamente tóxicas.
La formación de zonas pantanosas en zonas que periódicamente se
inundan produce agentes nocivos, especialmente en climas tropicales.
La eutrofización es un proceso que tiene un disturbio del previo
balance ecológico y sus condiciones (relaciones entre nutrientes
disponibles y especies vivas).
La salinización de tierras puede ocurrir en climas tropicales con altas temperaturas, pero se puede evitar al drenar apropiadamente
los terrenos.
Según el ICOLD y al USCOLD después de cuidadosas investigaciones,
no hay una evidencia confirmada de la correlación entre grandes
presas y la sismicidad inducida.
89
9.4. Promotores de presas; argumentos a favor y en contra
Las grandes presas no son un propósito por sí mismo, pero permiten mejorar
los escenarios en cuanto a humedad y a sitios turísticos y un mejor aprovechamiento de los recursos hidráulicos. En cualquier caso, hay
proyectos múltiples:
Presas altas para concentración de carga, y el uso del potencial de un
río, como Angostura, Infiernillo, Zimapán, en energía pico a bajo precio, renovable y como potencia de reserva de energía; que permiten la
generación térmica en base; y ahorra, además, importantes cantidades de
combustibles fósiles.
Los embalses permiten el tránsito de avenidas y su manejo, reducen la
frecuencia y proporcionan protección contra inundaciones.
El almacenamiento de agua permite almacenarla para varios usos; riego,
generación, consumo humano e industrial, etc.
No hay sustitutos para las presas como componentes principales para el
manejo de recursos hidráulicos. La Ingeniería de Presas representa la punta de lanza en la ingeniería y desarrollos regionales; cabe resaltar que 2/3 de
las grandes presas en el mundo se han construido en las últimas 3 décadas.
Debe señalarse, en cuanto a impacto ambiental, que del reporte de 37000
grandes presas listadas en el registro del ICOLD, sólo pocos impactos ambientales han ocurrido. Si se diseñan adecuadamente, se tienen
impactos adversos mínimos.
Como ejemplo ilustrativo puede señalarse que la presa Aswan en Egipto
no ha producido efectos adversos en el río Nilo; fundamentalmente porque
la presa fue proyectada y construida con tantos desagües de fondo como se requirieron para dejar pasar las grandes avenidas del Nilo y las cargas
de sedimentos correspondientes.
La conclusión lógica es que los recursos hidráulicos no son ilimitados y en
un proyecto se deben observar criterios ambientalmente compatibles. El concepto de protección de los recursos hidráulicos viene en paralelo con
su utilización, y se ha seguido la idea de abandonar el criterio de
aprovechar al máximo el flujo de un río.
El hombre debe entender que es parte de la naturaleza, no su director. A la fecha no hay leyes aceptadas de cómo hacer compatible la construcción
de presas y no debe ser una lucha; sin embargo, pueden establecerse
criterios generales. Las organizaciones profesionales; nacionales e
internacionales deberán tomar medidas urgentes en este contexto.
90
10. Tendencias actuales en el diseño de presas
10.1 Introducción Hay una gran experiencia en el diseño y construcción de presas en el
mundo; sin embargo, en los años recientes las tendencias en el diseño de
las mismas están enfocadas a reducir significativamente los costos de
estos proyectos. En esta sección se presentan las tendencias que se
siguen en México y en diversos países para lograr que las presas y los proyectos hidroeléctricos sean más seguros y, al mismo tiempo, cumplan
con la funcionalidad para la cual sean concebidos.
10.2 Marco de referencia
Hay muchas referencias de la necesidad de construcción de presas
(Marengo, 1995, 1999) y existen varias razones por las cuales deben
construirse; sin embargo hoy en día se enfrentan varios obstáculos para
su realización, pero no hay sustitutos para las presas como componentes principales para el manejo de los recursos hidráulicos. La Ingeniería de
Presas representa hoy en día la punta de lanza en la ingeniería en los
desarrollos regionales (Goodland, 1996).
No puede haber mejoramiento ambiental ni de los estándares de vida de
la población en el futuro, sin la realización de importantes desarrollos
adicionales de grandes proyectos de infraestructura hidráulica por lo cual
las presas son imprescindibles. En los últimos 100 años los ingenieros han desarrollado metodologías que han permitido incrementar la disponibilidad
de conducir, purificar y transportar el agua y suministrar la energía
eléctrica.
Para los estudios de comportamiento de las presas se reportaron 15,800 grandes presas distribuidas en 33 países hasta 1975 (Marengo, 1998a),
como se muestra en la tabla 14, en la que se indican cuatro tipos de
presas de concreto: gravedad (G), arco y arcos múltiples (A),
contrafuertes (C), mampostería (M) y dos tipos de materiales sueltos: tierra (T) y enrocamiento (E). Cabe señalar el bajo porcentaje de presas
de enrocamiento construidas hasta esa fecha, en comparación con las de
tierra, fue debido fundamentalmente a que el desarrollo de la mecánica de
rocas ha sido reciente, por lo que no se habían escogido este tipo de presas.
TIERRA Y ENROCAMIENTO
10 650 (67.4%)
CONCRETO Y MAMPOSTERIA
5150 (32.6%)
91
E G A C M
9890 (62.6%)
760 (4.8%)
3970 (25.1%)
760 (4.8%)
280 (1.8%)
140 (0.9%)
Tabla 14. Distribución de 15,800 grandes presas construidas en el mundo,
por tipo de presa.
En la actualidad, prácticamente en todos los países dónde se construyen presas la fuente de repago de las mismas proviene de las plantas
hidroeléctricas, al ser la generación un producto que se genera en forma
constante y tiene siempre un consumo creciente. Así, para que sean
satisfactores sociales y que ambientalmente no causen grandes impactos
negativos, SE RECOMIENDA construir las nuevas presas en un futuro inmediato de tal manera que resulten económicamente factibles,
socialmente deseables y ambientalmente sustentables. Cabe señalar que
en diversos países, fundamentalmente en vías de desarrollo, hay un claro
repunte en la construcción y licenciamiento de pequeños y medianos proyectos, debido a que, por una parte, entró en vigor el tratado de Kyoto
que impone serias restricciones en la producción de bióxido de carbono y,
por otra, los precios de los hidrocarburos han incrementado su valor
significativamente durante los años recientes (2004, 2005 y 2006).
10.3 Presas económicamente factibles
El hecho de poder hacer esquemas factibles de presas y proyectos
hidroeléctricos, forzosamente obliga a desarrollar esquemas económicamente competitivos con respecto a otras fuentes de
almacenamiento de agua y generación de energía. Sin embargo se debe
insistir en el concepto de construir presas de propósitos múltiples que
permitan ofrecer un mejor desarrollo regional integral, como es el proyecto que recientemente ha desarrollado la CFE en La Parota, Gro.
(Marengo, 2006). Para que esto suceda, es necesario que las presas
cumplan con las funciones para las que fueron concebidas, y sean lo más
económicas posible, y cumplan también con los requisitos de seguridad,
aspectos que deben cumplirse desde el diseño de las mismas.
10.4 Aspectos de seguridad de presas
La seguridad de presas ha despertado una preocupación plenamente
justificada en el ámbito mundial, ya que la súbita liberación de miles de toneladas de agua sobre asentamientos humanos importantes, puede
causar enormes pérdidas humanas y materiales, además de graves daños
al medio ambiente; es decir, las presas no deben fallar (Marengo, 1998a).
92
Un análisis de seguridad permitirá (Marengo, 1994) construir presas más
seguras y económicas, corregir algunas de las construidas con criterios
audaces y tomar en cuenta la confiabilidad que deben tener estructuras temporales como las obras de desvío. La seguridad por sí misma debe ser
una consideración de gran importancia para el ingeniero civil (Marengo,
1998a), ya que deben tomarse en cuenta todos los factores que
razonablemente pueden ser identificados.
De hecho, la seguridad de presas depende de tres factores
predominantes: diseño, calidad de construcción y mantenimiento-
operación. En cuanto al diseño, los criterios usuales de factores de seguridad están empezando a ser cuestionados, empleándose cada vez
más los criterios probabilísticos; estos son más científicos y el concepto de
confiabilidad está inherente, aunque algunos expertos aún no lo
consideran aceptado por la profesión. Sin embargo, hoy en día se están haciendo esfuerzos importantes para que puedan adoptarse en el diseño
de presas y en la revisión de algunas de las ya construidas, lo cual
permitirá tomar las medidas necesarias para que las nuevas presas sean
más seguras y económicas, y para que las ya construidas también
resulten así.
Es importante mencionar que en la etapa de diseño, como sucede en otros
países, debe implantarse un panel que revise el diseño del consultor o del
grupo que lo efectúa y que, además, lo haga oportunamente para que las medidas que se consideren necesarias se puedan llevar a cabo.
La construcción es probablemente el aspecto más difícil de todos, ya que
en la gran mayoría de estas obras existen compromisos políticos y sociales que obligan a cumplir un programa en tiempo y costo, que en
muchas ocasiones no son compatibles con la calidad requerida en las
bases de diseño y la realidad de la obra. Además, la mayoría de las veces
el grado de supervisión varía enormemente de un país a otro, y también
presenta diferencias dentro de una misma institución; por ejemplo, muchos clientes piensan que pagar una supervisión adecuada es
superfluo, lo cual puede acarrear graves consecuencias.
En cuanto al mantenimiento y la operación, SE RECOMIENDA que el grupo de diseño y el supervisor forme parte del comité de inspección de la presa
que se está revisando y operando, ya que conocen y están íntimamente
ligados con el proyecto y con los detalles que lo componen. De esta
manera el monitoreo y verificación del comportamiento de la estructura pueden ser verdaderamente efectivos. Lamentablemente estos aspectos
no se consideran actualmente en muchos países, y se toman en cuenta
sólo cuando aparecen fenómenos extremos o crisis.
93
10.5 Tendencias de diseño
10.5.1 Avenidas de diseño
Dentro de los métodos que se usan para la estimación de avenidas de
diseño están los empíricos, el análisis de frecuencia de avenidas y el
enfoque meteorológico. Todos ellos han sido sujetos de numerosos
estudios y comentarios, aunque cabe aclarar que el ICOLD (1992) menciona que se debe prestar especial atención en recabar todos los
datos posibles de las cuencas en estudio, y que las agencias deberán
hacer énfasis en estimar con todos los métodos posibles las avenidas de
diseño, ya que pueden presentarse estimaciones que son complementarias entre los diversos métodos en estudio. En este aspecto,
cabe señalar, que SE RECOMIENDA optimizar los esquemas de obra, como
se han hecho en diversas partes del mundo, y ahora en nuestro país
(Proyecto La Parota, CFE, 2005), para excavar con un mismo canal de llamada las obras de generación y excedencias. Desde este punto de
vista, el hecho de profundizar los canales de llamada de la obra de
excedencias permitirá tener un mejor diseño hidráulico del vertedor, así
como extraer roca más barata para el cuerpo de la cortina al mismo tiempo.
10.5.2 Obras de desvío
En un examen global, de acuerdo con la práctica usual de la ingeniería, SE RECOMIENDA que las obras de desvío se diseñan desde el punto de vista
hidrológico con períodos de retorno que oscilan entre 30 y 50 años para
las presas de tierra y enrocamiento, y de 10 a 20 años para las de
concreto.
En una revisión hecha por Marengo (2005), se constató que en la mayoría
de los casos en los que han ocurrido fallas en las obras de desvío, los
niveles de seguridad adoptados fueron solamente una pequeña fracción de
los requeridos, comparados con los que se consideraron al término de la construcción de las presas. Sólo 5 proyectos de los 90 revisados tuvieron
obras de desvío con la capacidad congruente y con un nivel de seguridad
similar entre la obra de desvío y la de excedencias (vertedor).
Los aspectos relevantes que indica el autor (2005), del porqué se le da
tan poca atención a la seguridad de presas durante la construcción son:
94
a) El problema se ha analizado tradicionalmente como los daños que se
pueden ocasionar aguas abajo de la presa en construcción. Sin embargo
debería considerarse, además de los daños ocasionados a las propias estructuras, la pérdida económica por no generación de energía cuando
sea éste el propósito de la presa, ya que en ocasiones el costo de la
misma puede ser muy significativo.
b) En muchas ocasiones los daños causados se consideran
responsabilidad del constructor, sin importar las consecuencias.
c) Hay una noción irracional de que la avenida máxima de diseño no puede presentarse durante la construcción debido al corto tiempo que ésta
dura.
Sin embargo, las consideraciones anteriores son totalmente contrarias a la evidencia hidrológica; muchas avenidas extremas destructivas han
ocurrido durante la construcción de grandes presas, tales como Kariba,
Oros, Aldelavilla, Akocombo, Cahora Bassa, Tarbela y Aguamilpa en 1992.
En algunos de los casos mencionados se presentaron avenidas del orden
de 2/3 de la PMP o de la AMP5, que causaron daños severos y rebasaron de manera significativa las obras de protección. Una notable excepción
(Fahlbusch, 1999) fue en la presa Mangla, en la que la obra de desvío se
diseñó para un periodo de retorno de 1000 años.
De hecho, las obras de desvío (Marengo, 2005) deben diseñarse de tal
manera que las avenidas de diseño puedan pasar por la obra sin que se
tengan graves daños en la misma y que la población que vive aguas abajo
de la presa en construcción, quede protegida.
En un estudio del riesgo de falla por desbordamiento de Aguamilpa en
1992, Marengo (1998b), encontró que los sucesos presentados
ocasionaron un escurrimiento que causó una falla total por
desbordamiento de la ataguía, la cual no fue catastrófica debido a que el avance de la presa (cortina) era considerable y permitió que el recinto
entre la ataguía y la cortina se llenara, al equilibrar las presiones.
Este estudio permitió definir que la probabilidad de falla del sistema arrojó:
i) capacidad de resistir las avenidas con gastos asociados a Tr = 126 años,
que son 2.5 veces superiores a los obtenidos con el criterio determinístico (Tr = 50 años);
1/PMP Es la Precipitación Máxima Probable y AMP es la Avenida Máxima Probable.
95
ii) las condiciones que realmente se presentaron en el sitio, con un gasto
de 9,334 m3/s y elevación del embalse a la 123.60 msnm, correspondieron a un período de retorno Tr = 311 años, valor fuera de lo
usual para este tipo de diseños;
iii) al estudiar las aplicaciones constructivas se encontró que con las condiciones originales de diseño (ataguía de 55 m de altura y túneles
excavados en roca de 16.00 m de ancho), con sólo colocar concreto
hidráulico en la plantilla el período de retorno pasa de 126 años a 168
años;
iv) al colocar además del concreto hidráulico en la plantilla, concreto
lanzado en paredes y bóveda, se alcanza un período de retorno conjunto
de 433 años, con el cual el esquema original hubiera permitido transitar la avenida sin presentarse el desbordamiento.
La aplicación de estos estudios (Marengo, 2005) ha permitido que en la
CFE se construyeran en el P. H. El Cajón y se diseñaran para el P. H. La
Yesca, túneles con rugosidad compuesta (figura 6) -criterio novedoso en el ámbito mundial- que permitió ahorrar un túnel de desvío de 14x14 m
(con un costo estimado de 25 millones de dólares) e incrementar la
seguridad de la obra de desvío al alcanzarse la posibilidad de manejar un
gasto de diseño de 8,301 m3/s (asociado a un periodo de recurrencia de 100 años). Esta práctica se recomienda ampliamente para futuros
proyectos.
Figura 6. Túnel de rugosidad compuesta del P. H El Cajón, vista hacia aguas arriba
96
10.6 Costo de las presas
A la fecha las tendencias en el diseño y construcción de presas se está
modificando significativamente; las presas de gravedad con concreto
convencional han dejado su lugar a las presas construidas con concreto compactado con rodillos (CCR), las de materiales graduados a las presas
de enrocamiento con cara de concreto (ECC), y en valles estrechos se
seguirán construyendo presas de arco bóveda.
La razón fundamental de estas tendencias es el costo de las mismas, ya que mientras 1 m3 de concreto convencional puede costar del orden de
$150 USD/m3 o más, las de CCR alcanzan valores promedio de $70
USD/m3. En China, en la presa de Longtan de 7,500,000 m3, se está
colocando el CCR con un precio del orden de $40 USD/m3. Por otra parte, la presa de La Miel en Colombia, de 187m de altura, ha establecido la
posibilidad de construir éste tipo de presas con alturas de 200 m o
superiores.
Todavía se plantean esquemas de construcción de presas con materiales
graduados; sin embargo, las presas de enrocamiento con cara de concreto
ofrecen esquemas muy confiables y con volúmenes menores de
colocación. El ejemplo más ilustrativo es en el P. H. La Parota, Gro; la
cortina de materiales graduados arrojó una volumetría de 18,505,467 m³ y el de la cortina de enrocamiento con cara de concreto el volumen es de
13,837,051 m³. La reducción del 34% del volumen de la cortina permite
un ahorro del orden de los 50 millones de dólares en el costo total del
proyecto, además de cumplir con la premisa de garantizar la seguridad de la presa dentro del rango de valores usuales en este tipo de diseños.
10.7 Presas de enrocamiento con cara de concreto (ECC)
Existen características de seguridad inherentes en la ingeniería de presas de enrocamiento con cara de concreto, que hacen que el diseño empírico
de este tipo de presas sea casa vez más aceptado. Estas características
son (ICOLD, 2000):
Todo el enrocamiento zonificado está aguas abajo del embalse
La carga de agua en la cara de concreto comienza en la
cimentación, aguas arriba del eje de la presa
La subpresión y la presión de poro no existen Hay una gran confiabilidad contra fuerza cortante en el
enrocamiento
97
Hay una alta resistencia del enrocamiento a sismos de gran
intensidad
El enrocamiento zonificado es estable contra el flujo
De hecho Cooke en el simposio de Beijing (ICOLD, 2000) concluyó que:
“La presa de ECC resulta apropiada en el futuro de las presas de gran altura. Se puede predecir un desempeño adecuado para una presa de ECC
de 300m de altura de casi todos los tipos de roca, basado en la
extrapolación razonable de mediciones de las presas existentes.”
Esta conclusión se tiene que adaptar, ya que no hay experiencia en presas
de 300m de altura; sin embargo las alturas máximas eran de Cethana
110m, Anchicaya 140m y Areia 160m. Desde 1985, Aguamilpa y TSQ1
han estado próximas a 185m; El Cajón en México se está construyendo para alcanzar una altura de 188m, y hoy en día se diseñan y construyen
presas de ECC del orden de 200m de altura; Campos Nuevos (Brasil,
196m), La Yesca (220m en México), y Shuibuya (233m en China).
La característica de que “la zona de enrocamiento es sólida contra el flujo” ha sido importante para la economía de las presas de ECC. Con tal
conocimiento se ha tenido que disminuir el espesor del concreto y el
porcentaje del acero de refuerzo, aun cuando la presa sea más alta, ya
que la filtración no involucra a la seguridad. La filtración, en su caso, puede limitarse y se puede sellar considerablemente al depositar arena
fina sucia como se hace actualmente en Aguamilpa (México).
Otra cita de la ponencia de Cooke (2000) es:
“…para presas futuras de gran altura se tomarán en cuenta detalles más
prudentes para el material procesado semi-permeable, directamente por
debajo de la cara de concreto”. Esto ha ocurrido y deberán considerarse
modificaciones posteriores de poca importancia en las presas futuras de gran altura. Los cambios se han realizado con el propósito de utilizar
materiales de menor tamaño, a fin de facilitar la construcción y disminuir
la permeabilidad en caso de fracturas en el concreto; se utiliza material de
transición (arena fina y arena graduada con valores máximos de 3.81 cm de grava).
En el empalme del perímetro, en El P. H. El Cajón, México, se ha colocado
una zona 2A de 3 m de espesor, tamaño de grava menor a 19 mm de filtro procesado, que en caso de que se tengan problemas en el empalme
del perímetro ayudará a sellar de manera más confiable por medio del
limo natural o con un depósito de limo fino.
98
El diseño básico de presas de ECC es muy similar para todas las presas.
Existen tres elementos básicos: el plinto, la sección de enrocamiento zonificada y la cara de concreto.
Plinto. Es el elemento impermeable fundamental entre la cara de concreto
y roca; En roca no erosionable el tratamiento de cimentación es relativamente sencillo; en la roca con posibles características de erosión
es necesaria una atención geotécnica meticulosa a fin de rellenar, sellar e
impermeabilizar la roca aguas abajo del mismo.
La práctica actual del tratamiento de la cimentación es muy cuidadosa en
y aguas abajo del plinto, la cual continuará. La nueva condición de presión
superior que se ha experimentado en la cimentación indicará que se dará
mayor atención al tratamiento de cimentación en la parte más baja de los empotramientos y la cimentación.
El concepto del plinto interno es recomendable en presas altas con
boquillas angostas. Un plinto básico externo de 4 a 5 m de ancho se
definirá para todo el perímetro de la cara, a partir del cual se hacen las inyecciones de cemento de la pantalla. La longitud total definida por el
gradiente de percolación especificado es obtenido por una extensión
interna de la losa del plinto, en general armada con espesor de 0,3 m. El
gradiente de percolación puede ser tan alto como H/L=20 para rocas resistentes y sanas, hasta 2 a 4 en saprolitos y rocas muy fracturadas.
Enrocamiento. La sección de enrocamiento es el elemento estructural.
Está zonificada a fin de recibir la carga de agua con mínimos asentamientos y proporcionar seguridad al enrocamiento contra flujo en
caso de filtraciones en la cara de concreto. Por lo tanto, el enrocamiento
zonificado aceptará de manera segura, varias veces, cualquier filtración de
la cara que pueda ocurrir. En la cortina del PH El Cajón fue posible aceptar
un material de transición con tamaño de 1m de espesor en las capas aguas abajo del material 3B, que permitió tener ahorros en el
procesamiento y colocación del material del orden de los 15 millones de
dólares.
Se han realizado prácticas para tratar cada zona en la misma capa de
espesor y compactación. Debido a que las presas más altas serán muy
grandes, un área selectiva cerca de los empotramientos tendrá
especificaciones para dar módulos superiores en vez de incrementar la compactación y el costo para todo el enrocamiento. No se ha tenido
experiencia que sugiera algún cambio del rodillo vibratorio de 10
toneladas. La experiencia ha demostrado contornos graduales y pequeños
99
asentamientos en las presas más altas. En todas las áreas sometidas a
alta presión y sobre los empotramientos de aproximadamente 15 m, se
debe usar la zona de filtro fino en vez de utilizarla sólo cerca del empalme del perímetro.
Las tendencias actuales de zonificación del enrocamiento se resumen en:
Utilización del bordillo de concreto extrusado para delimitar la cara
aguas arriba de la cortina y confinar el material de transición 2B para su
compactación.
Material de transición 2B, diámetro máximo 75 mm, granulometría
(Sherard) menos de 5% pasando la malla n° 200, compactado en capas
de 0,4 a 0,5m de espesor. Ancho de 4 a 6 m, 4 pasadas del rodillo de 10
ton.
Material de transición especial 2A por debajo de la junta perimetral,
diámetro máximo de 25 a 32 mm con propiedad de filtro al limo o
ceniza.
Material de transición 3A, enrocado con diámetro máximo de 0,4 a
0,5 m, compactado en capas de 0,4 a 0,5 m, con ancho de 4 m, y 4
pasadas, rodillo de 10 ton.
Zona 3B – Enrocamiento, diámetro máximo 0,8 a 1,0 m, en capas de
0,8 a 1,0 m, compactados con rodillo de 10 ton en 6 pasadas con 150-
200 litros de agua por m³ de enrocamiento, en el tercio de aguas arriba
de la sección del terraplén.
Zona T– Material similar al de la zona 3B, de características de
deformación semejantes, con adición de agua en zona delimitada por
una inclinación hasta aguas abajo de 0,3:1 a 0,5:1, para reducir la
deformación de la cresta de la presa para el embalse en su nivel máximo.
Zona 3C. Enrocamiento con tamaño máximo de 1,6 m, compactado
en capas de 1,6 a 2,0 m, con seis pasadas de rodillo de 12 ton, con agua.
Losa de concreto. La losa de concreto es la parte impermeable de las
presas. Puede ser hermética, pero pueden ocurrir filtraciones en el empalme del perímetro y en las fracturas de la cara. Las filtraciones en la
cara pueden ser aceptadas o se pueden reducir con un cierto costo; sin
embargo no están involucradas con la seguridad de la presa.
100
Los incidentes actuales que han ocasionado filtraciones en las fracturas de
la cara de concreto y el perímetro, han llevado a los especialistas a
considerar necesario colocar una junta de madera en las juntas verticales de la losa. La práctica en el diseño para la siguiente generación de presas
superiores a los 200m de altura no será muy diferente a la que
actualmente está establecida. Algunos comentarios generales de los tres
elementos de diseño de las presas más altas son:
Juntas verticales a cada 15 o 16 m
Espesor:
para H < 100 m, e = 0,3 + 0,002 H (m) para H > 100 m, e = 0,005 H (m)
Armado:
vertical – 0,4% de la sección teórica
horizontal –0,3% de la sección teórica
El armado es aplicado en lecho único al centro de la losa. Dos lechos son
recomendables en una banda de 12 a 15 m de ancho cerca de estribos muy
escarpados en presas de alturas superiores a 100 m. Para presas de 150 m
de altura o más, incrementar el acero a 0,5% en las dos direcciones en una banda de cerca de 15 m de ancho a lo largo del plinto.
Sellos de cobre en la cimentación de la losa en todas las juntas
verticales y en la junta perimetral.
Sello superior en la junta perimetral y juntas verticales cerca de los estribos con tendencia a abrir.
El sello superior puede ser de tipos diversos:
Membrana de hule reforzado sobre relleno de “mastic”.
Llenado de ceniza contenido por media caña de acero perforado galvanizado.
Sello de cobre aplicado sobre la junta.
Sello de hule reforzado-corrugado aplicado sobre la junta.
O una combinación de estos. Las zonas bajas de las juntas son
cubiertas de material fino, arena limosa, para un efecto de colmatación en caso de filtraciones.
A pesar de estos comentarios; debe señalarse que en el primer llenado
(2006) de la presa “Campos Novos” de 202m de altura en Brasil, se presentó un fracturamiento importante en la losa de concreto (Figura 7).
101
Figura 7. Fracturamiento de la Cara de Concreto de la presa Campos Novos,
Brasil (2006).
Aunque no se tuvo una falla catastrófica en la presa, se han planteado las
hipótesis de falla de que se presentó:
Un deficiente diseño Una deficiente construcción (compactación inadecuada del material de
apoyo de la losa)
Una deficiente supervisión
Y como en toda falla sucede, una superposición de lo anterior, además de
efectos no considerados en el proceso del llenado de la presa. No hay que
olvidar que este tipo de presas tienen en términos generales una fuerte
dosis de empirismo y que continuamente se revisan las hipótesis de
diseño, mismas que se retroalimentan para mejorar las presas subsecuentes.
El llenado de la presa del Cajón en México está siendo esperado por la
comunidad internacional de grandes presas para comparar, en caso de ser exitoso, con las condiciones de llenado de la presa brasileña.
Algunas CONCLUSIONES GENERALES en presas ECC futuras, mayores a
150m de altura son:
1. Su seguridad está asegurada.
2. Puede haber algunas fracturas en la cara y filtraciones consecuentes.
3. El enrocamiento semi-permeable de la zona de la cara limitará la
magnitud de la filtración.
102
4. La filtración puede ser considerablemente sellada al colocar arena
fina de limo por debajo del agua.
5. Se prevén pequeños cambios en la práctica del diseño actual.
11. Conclusiones
El crecimiento de la vida y el desarrollo económico en la tierra, está
condicionada a incrementar significativamente el suministro del agua y energía, conceptos que están regidos por el enorme crecimiento de la
población.
La escasez de agua tiene gran significación en muchos lugares del
planeta, debido fundamentalmente a la desigual distribución de los
recursos en el tiempo y el espacio.
Se requiere aumentar el almacenamiento de agua que se presenta en
forma de avenidas, para distribuirla cuando y donde se requiera, además
de evitar daños en sitios aguas abajo. En virtud de lo anterior las presas
son imprescindibles.
La hidrogeneración contribuyó con un 20 por ciento del total generado en
el mundo en 1989, y a la fecha sólo el 14.5 por ciento del potencial se ha
aprovechado. Es posible todavía aprovechar un vasto potencial de
recursos. Como se señaló, en nuestro país se han construido 62 de 563 proyectos identificados como posibles.
La hidrogeneración es una fuente de energía limpia y renovable, además,
en México se cuenta con la tecnología necesaria para su realización. Los
grandes proyectos con altas caídas, son más económicos que los que
tienen cargas pequeñas.
Es posible y MUY RECOMENDABLE explotar la microelectricidad para
comunidades aisladas.
La gran cantidad de obstáculos para el desarrollo de este tipo de
proyectos deben superarse apropiadamente y mitigar en todo lo posible los impactos sociales y ambientales adversos.
Existen muchas oportunidades para el ingeniero en el desarrollo de los
recursos hidráulicos y de la ingeniería de presas; el profesionista debe
implantar un programa de acciones que informe a la sociedad acerca de los impactos sociales adversos que incluyan a las personas afectadas y
enfaticen más en la cooperación que en la confrontación.
Para terminar, es importante señalar un aspecto que menciono cuando he
tenido la oportunidad de hablar acerca de presas o de proyectos hidroeléctricos:
103
El agua es esencial para vivir, y el control de avenidas es benéfico para la
protección de vidas y propiedades. Sin duda se requiere almacenar el
agua para lograr esto, por lo que las presas son esenciales.
La sociedad necesita ser convencida de la contribución primordial que las
presas proporcionan.
Las generaciones futuras que se logren preparar adecuadamente, nos
permitirán enfrentar al enorme pero a la vez grandemente satisfactorio reto de diseñar y construir presas que permitan modificar la naturaleza
para beneficio de nuestros semejantes.
11.1 Respecto a la seguridad de presas
A raíz de la construcción de la presa de Tarbella en Pakistán (1975-76) el banco ha preparado unas Guías Para la Seguridad de Presas, las cuales
toman en cuenta:
La experiencia y competencia del ingeniero en el diseño, construcción y supervisión de presas
Un Panel de expertos independiente para revisar los conceptos y proponer el esquema de estructuras, así como en el diseño y
construcción
Inspecciones periódicas de las presas después de construidas por
expertos independientes calificados
El entrenamiento local del personal para el monitoreo y seguridad
El Banco Mundial ha hecho énfasis en que los paquetes de estudios no se dividan en cofinanciamientos bilaterales, no deben completarse como un
estudio simple completo, de tal manera que la responsabilidad,
homogeneidad, confiabilidad y dirección técnica sea hecha por un
ingeniero especialista, consultor o consorcio de consultores.
SE RECOMIENDA que el panel de expertos sea independiente, en el que
cada miembro sea un experto de reputación internacional que esté
involucrado con el proyecto desde la fase de los estudios de factibilidad.
Piden que se hagan visitas de inspección periódicas, que en adición a la
inspección anual sean hechas por expertos calificados.
11.2 Pasos esenciales para la seguridad de presas
Es relativamente sencillo tratar con la seguridad de presas de nuevos
proyectos y detallarse en su etapa de diseño; sin embargo, los proyectos
existentes requieren evaluaciones adicionales y realización de medidas de
104
seguridad antes que el Banco Mundial puedan financiar proyectos aguas
abajo y/o cualquier requerimiento o mejora en la seguridad de presas. Los
pasos incluyen:
Evaluación de la seguridad de las presas existentes y las medidas de
seguridad.
Desarrollar planes de emergencia para implementar medidas de
seguridad.
Hay varios pasos esenciales para estudiar la seguridad de presas:
Asegurar la implantación de las líneas a seguir del Banco Mundial.
Adecuar las investigaciones geotécnicas a los estudios de factibilidad
Resolución de las recomendaciones antes de finalizar los diseños.
Procurar medidas de seguridad que permitan asegurar la seguridad del
proyecto.
Cofinanciar paquetes que permitan financiar la seguridad del proyecto.
Implantación de programas realistas.
Solución de la problemática detectada durante la construcción.
Continuidad de profesionales en el proyecto, tanto como sea posible.
Entrenar personal local para el programa de seguridad de presas y
monitoreo.
12. Referencias
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Básica, 2005.
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ISBN 968-5520-14-3, México D.F., 2005
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