Colapso hidráulico en la Ciudad de México

Hoy en día el sistema de abastecimiento de agua potable a la Ciudad de México, una de las ciudades más grandes del planeta, muestra características evidentes de degradación técnico-funcional en proceso de colapso hidráulico, lo cual podría llevar a un posible explosivo malestar social.

La no atención a la problemática hidráulica actual podría hacer imposible la vida cotidiana de la ciudad capitalina con población establecida de 9 millones de habitantes, provocando complementariamente riesgo sanitario extremo y daño significativo estructural a diversidad de edificaciones, por asentamientos diferenciales del terreno.

En párrafos subsecuentes se describe la caótica situación actual del sistema hidráulico citado y se expresan recomendaciones destinadas a solventar las incoherencias imperantes, un plan de acción encaminado a salvar la zona metropolitana de un colapso en el abastecimiento de agua.

Generalidades

El sistema de abastecimiento de agua a la Ciudad de México denota comportamiento funcional inestable e insostenible, destacando aspectos tales como deficiente calidad físico-química y bacterológica del líquido (ni alcanzando nivel potable), suministro intermitente de agua en amplio sector de la metrópoli, una red de distribución en mal estado de conservación y consecuente fuga hidráulica al terreno con magnitud de 40 a 50% del fluido influente, un acuífero local severamente sobre-explotado con áreas de recarga cada vez más reducidas por falta de control en el crecimiento de zonas habitacionales, escasa vida útil remanente de instalaciones, sectorización de la red de distribución que muestra condición incompleta y abandonada, equipo de bombeo tipo pozo profundo mal seleccionado, carencia de programas de mantenimiento o substitución congruente de materiales y equipos, etc.

Para racionalizar la distribución de agua destinada a consumo humano, las fugas hidráulicas de la red deberán limitarse a 15-20% del flujo influente a la misma.

En el presente el acuífero local está sometido a extracción con magnitud del orden de 2 veces la recarga hidráulica natural. Cabe observar que las fugas de la red de distribución representan una recarga complementaria del cauce subterráneo. El pertinente balance hidráulico global del acuífero permitiría definir el flujo permisible de agua subterránea por extraer, recomendándose limitarlo a 80% del valor de la recarga, la condición de no respetar lo anterior conllevaría a un daño estructural en diversidad de edificaciones, provocado por asentamientos diferenciales del terreno. En su caso podría analizarse la posibilidad de importar volúmenes complementarios de cuencas hidráulicas externas.

La sobre-explotación actual del acuífero local se evidencia por la situación que pozos originalmente artesianos actualmente muestran un carácter freático, reflejando un excesivo descenso de nivel superficial de agua, provocando mayor importe económico por acción de bombeo. Así mismo, la incorrecta selección de conjunto bomba-motor eléctrico sumergible podría conducir, entre otras consecuencias, a la sobre-explotación del pozo particular con desventajas entre las cuales destaca el agotamiento del acuífero.

La condición vigente del sistema citadino de abastecimiento de agua es extremadamente alarmante, evidenciándose la posibilidad de severo colapso hidráulico del esquema y consecuente malestar social. Lo anterior derivado por falta de planeación integral y aplicación de soluciones parciales inmediatas de gran visión.

Problemática de abastecimiento y distribución de agua potable en la Ciudad de México

La Ciudad de México, la capital política de los Estados Unidos Mexicanos, con elevación topográfica de 2240 m.s.n.m., de clima templado, temperatura media anual de 18 °C, población permanente 9 000 000 de habitantes, junto con una población flotante de 2-3 millones de personas en actividades diversas, demanda abastecimiento de agua potable del orden de 28-30m³/seg., conceptualizando dotación 250 litros diarios por persona, reducida significativamente por excesiva fuga hidráulica de la red secundaria de distribución del fluido. Lo anterior aunado a las características funcionales y un deficiente estado de conservación de la red conduce a escaso suministro de agua en la zona oriente de la ciudad, provocando molestia social, principalmente por faltas intermitentes de suministro de agua, baja presión de entrega y mala calidad de la misma.

Cabe mencionar que la extensa zona metropolitana conurbada con población de 11 000 000 de habitantes, muestra abastecimiento hidráulico independiente, temática no considerada en estas reflexiones.

El esquema integral de abastecimiento de agua destinada a consumo de la población de la ciudad capital dispone de captación hidráulica a partir de cuencas externas (sistema Cutzamala capacidad unitaria 10m³/seg., Lerma 4-5m³/seg., Chiconautla 1-2m³/seg.) y complementariamente el acuífero local citadino (12-14m³/seg.) que demuestra características evidentes de sobre-explotación, con problemática inherente.

La recepción en bloque de flujo de agua, proveniente de Cutzamala y Lerma, se realiza en tanques superficiales de regularización hidráulica ubicados en sitios de elevada topografía en la zona poniente de la entidad, en el famoso Bosque de Chapultepec. A partir de las citadas estructuras hidráulicas se efectúa la distribución secundaria del agua potable.

El sistema Chiconautla con una captación de agua subterránea de acuífero próximo por medio de batería de 40-50 pozos profundos convencionales (perforación 200-300m), abastece el sector norte de la red.

Asimismo se dispone de batería de 400 pozos profundos convencionales (200-300m), capacidad unitaria promedio de 40 LPS, construidos en la zona citadina, extracción continua del orden de 12-14m³/seg. de agua subterránea del acuífero local que funciona en condición de sobre-explotación hidráulica y contempla entrega directa a la red secundaria de distribución de agua para consumo humano.

En la actualidad la red de distribución muestra una condición de 40-50% de fugas hidráulicas, respecto al gasto influente, reflejando suministro insuficiente de agua y bajo índice de continuidad de servicio.

La sobre-explotación del acuífero local, en conjunto con las características compresibles del suelo de la zona, conlleva severos asentamientos diferenciales del terreno y consecuente ruptura de tuberías de la red secundaria e incremento, esto aunado a un daño estructural a diversidad de edificaciones.

Por otra parte las fuentes primarias de captación y abastecimiento de agua (Cutzamala, Lerma, Chiconautla y batería local de pozos profundos) muestran escasa vida útil remanente, baja confiabilidad y eficiencia funcional, interrupciones frecuentes de servicio, falta de mantenimiento, etc.

Lo expresado demuestra la imposibilidad actual de garantizar calidad y continuidad confiable de servicio del sistema de abastecimiento hidráulica a la Ciudad de México, como consecuencia de un deficiente desarrollo de infraestructura pública, ausencia de aplicación de conceptos de ingeniería racional, además de mantener preponderancia de aspectos inmediatos respecto a situaciones de largo plazo, sin contemplar el previsible impacto social. En forma evidente deberá desarrollarse la ingeniería ejecutiva integral que permita definir etapas de acción y magnitud de inversiones económicas. Sin llevar a cabo dichas inversiones, el costo futuro de negligencia podría ser mayor por un orden de magnitud.

Sería conveniente evitar la sobre-explotación del acuífero local, limitando la extracción citadina de volúmenes de agua subterránea a  80-90% de la capacidad hidráulica de recarga del cauce mencionado, considerando aspectos de temporalidad pluvial.

El reacondicionamiento de la red de distribución de agua potable disminuiría las excesivas fugas actuales (40-50%), alcanzando valores que no excedan 15-20%, obtenidos en otras ciudades. Este rubro permitiría aumentar la volumetría útil de agua destinada a consumo humano. El intento de mayores aportaciones del fluido a la deficiente red actual aumentaría las fugas hidráulicas representando escasa ventaja para el consumidor, aunado a un significativo impacto económico de abastecimiento.

En función que la experimentación y aplicaciones prácticas reflejan mayores fugas hidráulicas en redes que funcionan presurizadas a valores mayores que el requerido, es conveniente reactivar el “Programa de Sectorización de la Red Secundaria de Agua Potable” que inició la Dependencia local, conceptualizado para limitar la presión operativa de la red de distribución, con miras de mantener  satisfacción de servicio.

Con intención de incrementar la disponibilidad de agua en la ciudad, la Autoridad ha desarrollado desarrolla un programa de exploración de acuífero profundo (1000-1500m) en área local, requiriéndose contemplar capacidad de recarga hidráulica y características físico-químicas del agua extraída, destacando elevada temperatura y salinidad. Esto último conduce a la necesidad de tratamiento del agua para posibilitar su entrega a la red de distribución.

Complementariamente las Autoridades contemplan importar agua de cuencas lejanas, requiriéndose cuantificar afectaciones ambientales en las zonas de extracción de fluido.

Por otra parte la zona oriente de la ciudad con una acentuada deficiencia de abastecimiento de agua dispone de pozos profundos convencionales que muestran efluentes con elevado contenido de hierro-manganeso, ácido sulfhídrico y bióxido de carbono, provocando rechazo de la población al consumo de agua. La Autoridad construyó a pie de pozo instalaciones de tratamiento, cuyas características de diseño no permiten alcanzar calidad de agua potable.

Lo expresado lleva a una conclusión necesaria, la de implementar un amplio programa de reacondicionamiento integral del sistema de abastecimiento de agua potable a la Ciudad de México, que posibilite un eficiente servicio operativo, en adición a incentivar a la población a evitar el desperdicio del líquido. Lo anterior conlleva la necesidad de establecer un inteligente programa técnico que impida la degradación actual en la calidad del servicio, acompañado de un esquema pertinente de inversiones económicas, que posibilite definir tarifas por consumo de agua que y en consecuencia adecuada recuperación financiera. Lamentablemente, para poner fin al desperdicio de agua en el valle de México, los precios del recurso tendrían que subir.

Las autoridades se enfrentan a un gran reto de diversa índole,  situación que deberán solucionar en forma racional, vislumbrando un esquema de amplia visión, para satisfacer la fuerte demanda social.

Recomendaciones

Con objeto de solventar la condición funcional actual ineficiente y de escasa confiabilidad operativa del sistema de abastecimiento hidráulico de la Ciudad de México, se estima conveniente observar los aspectos siguientes, sujetándose a la normatividad técnica aplicable:

A. Elaborar la proyección de crecimiento poblacional de la Ciudad de México, definiendo el período de diseño. Revisar la magnitud de dotación de agua potable.

B. Determinar la capacidad de recarga hidráulica del acuífero local, observando la condición de temporalidad pluvial. Establecer la extracción máxima permisible, determinando el número y la ubicación de pozos profundos en servicio simultáneo, evitando la sobre-explotación del cauce subterráneo.

C. Analizar las posibles fuentes primarias de captación hidráulica complementaria, estimando 15-20% de fugas en red de distribución citadina, capacidades nominales de Cutzamala, Lerma y Chiconautla, observando la extracción máxima permisible del acuífero local.

D. Reacondicionamiento funcional de red de abastecimiento de agua potable a la capital del país, limitado a 15-20% las fugas hidráulicas, considerando una substitución de tuberías y sectorización de red secundaria.

La extensa red de distribución muestra  un estado deficiente de conservación, resultado de periodo de servicio y severos asentamientos de terreno originados por la sobre-explotación del acuífero local. Se estima necesario disponer de arreglos flexibles de fontanería y seleccionar adecuadamente el tipo y los materiales de construcción de tuberías de conducción hidráulica, destacando lo relativo a la corrosión galvánica, resistencia a esfuerzo cortante y la hermeticidad de conexiones-uniones.

Es conveniente contemplar que las excesivas fugas hidráulicas actuales de la red secundaria operan con carácter de recarga vertical del acuífero. Se estima imperativo evitar la paradoja que el reacondicionamiento de la red para disminuir fugas reduciría la recarga actual del acuífero citadino, conduciendo a mayores asentamientos diferenciales del terreno y consecuente incremento de daños a diversidad de edificaciones.

La capacidad de recarga del acuífero no deberá considerar lo relativo a fugas hidráulicas de la red secundaria de distribución de agua, asimismo se analizará la afectación de lo expuesto a la experimentación que desarrolla la dependencia local en pozos de gran profundidad.

E. Garantizar calidad potable del agua entregada para consumo humano. Actualmente el sistema Cutzamala dispone de un esquema de tratamiento integrado por coagulación mediante sulfato de aluminio y cal, floculación, sedimentación alta tasa, filtración en arena sílica y cloración, aplicado a la captación de agua superficial. Los sistemas Lerma, Chiconautla y extracción local de agua subterránea en la ciudad con captación a partir de pozos profundos cuentan exclusivamente con arreglo de dosificación de cloro.

El efluente hidráulico de diversidad de pozos  profundos, localizados en la zona oriente de la metrópolis muestra contaminación por hierro-manganeso, ácido sulfhídrico y bióxido de carbono, estimándose imperativo revisar la eficiencia de tratamiento de las instalaciones disponibles en proximidad particular.

F. Revisar con la correspondiente Dependencia gubernamental la continuidad de servicio del sistema Cutzamala, tomando medidas pertinentes para disminuir la afectación en el suministro hidráulico a la ciudadanía capitalina. En la actualidad se observan 5-10 interrupciones o limitación de servicio en periodo anual, en lapsos unitarios de 3-4 días, lo cual disminuye la calidad de vida de manera significativa.

Igual criterio se aplica relativo a sistemas Lerma, Chiconautla y extracción subterránea de la Ciudad de México, revisando la selección de conjuntos bomba-motor eléctrico sumergible y correspondencia con las características de pozo particular, el estado de conservación de equipos, vida útil remanente, eficiencia operativa y otros aspectos diversos.

G. En relación a pozos profundos convencionales de la zona citadina, Lerma y Chiconautla, debería considerarse lo subsecuente:

  1. Seleccionar conjuntos “bomba-motor eléctrico sumergible” acorde a resultados de pruebas de aforo hidráulico del pozo, respetando las características hidráulico-geométricas de la instalación, garantizando eficiencia hidráulica-electromecánica estipulada en normatividad técnica aplicable, en complemento a evitar sobre-explotación del pozo. El equipamiento de cada pozo dispondrá de válvulas con característica de retención, seccionamiento, limitadora de flujo efluente, eliminadora de aire y aliviadora de presiones transitorias por golpe de ariete, aunado a mediciones de flujo y presión manométrica en descarga, observando elementos complementarios para la determinación continua de eficiencia operativa. En situaciones particulares se dispondrá de arreglo desarenador. El aspecto de desinfección bacteriológica conduce a cloración que posibilita presencia de 0.5-1.0 mg/l de cloro residual libre.
  2. Establecer programas de mantenimiento preventivo-correctivo de conjuntos “bomba-motor eléctrico” de pozo profundo sujetos a la  normatividad técnica correspondiente, incluyendo medición periódica de eficiencia funcional de equipos electromecánicos.
  3. Evitar la condición frecuente de obturamiento de cedazo de succión de unidades de bombeo, provocado por carbonato de calcio depositado. Es costumbre permitir la fluctuación significativa entre niveles hidráulicos estático y dinámico en el pozo, induciendo cono de depresión de nivel de agua en acuífero próximo con pendiente pronunciada. La disminución de presión actuante sobre el agua en entrada al pozo en servicio, origina decremento de la capacidad del agua en mantener carbonato de calcio en solución permitiendo un depósito en cedazo del compuesto químico. Lo anterior refleja una selección deficiente del equipo de bombeo, que conduce al requerimiento frecuente de limpieza del cedazo.
  4. Revisar diseño de filtro de grava considerado en la zona de rejilla del ademe e interfase con acuífero cercano.

H. Revisión de resultados de experimentación de la Dependencia respecto a pozos de alta profundidad (1000-1500m), ubicados en la Ciudad de México, concluyendo lo pertinente relativo a la inyección directa a la red secundaria de distribución de agua potable.

Las reflexiones técnicas expresadas en este documento posibilitan el desarrollo de actividades para alcanzar la optimización funcional del sistema integral de abastecimiento y distribución de agua potable en la Ciudad de México, mediante la aplicación de ingeniería racional conceptual y ejecutiva en los ámbitos hidráulico y electromecánico, requiriéndose establecer un adecuado análisis financiero fundamento en disponibilidad de recursos económicos. Esta situación se estima obligada para satisfacer ampliamente la demanda social. En breve, sin estos cambios estructurales y urgentes, la Ciudad de México experimentará un colapso hidráulico a una escala masiva, con consecuencias devastadoras para la población.

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