El valor de la información para el manejo del agua

Fernando J. González Villarreal6 de marzo de 2012

Seminario“Información Estadística y Geográfica para el Mejor Manejo

del Agua en México”

Contenido• Gestión de los recursos hídricos

• Historia de la información en México

• Desarrollo de las TIC´s

• Valor de la información

• La información y las TIC´s en el sector hidráulico:– Manejo de cuencas

– Agua y saneamiento

– Infraestructura de riego

• Reflexiones finales

Recurso dinámico, difícil de medir y evaluar, con variaciones espaciales, estacionales y ciclos de abundancia y sequía.

Cantidad y calidad, superficial o subterránea, son atributos indivisibles de un mismo recurso.

Interacciones y competencia por su uso dentro de las cuencas hidrológicas, que no coinciden con las fronteras políticas.

Valores y percepciones respecto al derecho a su acceso y uso.

Provoca fuertes emociones que fácilmente se convierten en conflictos.

Gestión de los recursos hídricosElemento especial

Relación entre la disponibilidad del agua y la población

Fuente: Sitio web de UNESCO-PHI (Oficina Regional de Ciencias para América Latina y el Caribe).

Parámetros mundiales para la evaluación de la disponibilidad del agua

Fuente: Informe sobre Desarrollo Humano 2006. Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo

Grado de presión sobre el recurso Hídrico, por RHA, 2009

Fuente: Conagua. Estadísticas del Agua en México, edición 2011.

Marco institucional Marco institucional Pol Pol í í ticas H ticas H í í dricas dricas Instrumentos de Instrumentos de

gesti gesti ó ó n n Infraestructura Infraestructura

de control de control Información

Agua Agua Potable Potable

Y Y Saneamiento Saneamiento

Irrigaci Irrigaci ó ó n n y y

Drenaje Drenaje Generaci Generaci ó ó n n de Energ de Energ í í a a

Medio Medio Ambiente y Ambiente y

Ecosistemas Ecosistemas Vitales Vitales

Otros usos Otros usos (ganader (ganader í í a, a, industria, industria, turismo, turismo,

recreaci recreaci ó ó n) n)

Gesti Gesti ó ó n de Recursos H n de Recursos H í í dricos dricos

DEMANDA DEMANDA AMBIENTAL AMBIENTAL

Marco Conceptual

Crecimiento poblacional

Crecimiento económico

Cantidad constante de aguaen el ciclo hidrológico

Demanda creciente

Contaminación creciente

Competencia crecientepor un recurso escaso

Necesidad de resolver conflictos

Problemas del sector

El Agua como preocupación global1972: Declaración de Estocolmo

1977: Mar del Plata

1992: “Los Principios de Dublín”

1992: Río: Agenda 21 - capítulo 18 agua dulce

1996: Establecimiento de GWP

2000: II Foro Mundial del Agua - La Haya

2003: III Foro Mundial del Agua - Kyoto

2006: IV Foro Mundial del Agua - México

2009: V Foro Mundial del Agua - Estambul

2012: VI Foro Mundial del Agua - Marsella

1968Creación de la Comisión de Estudios del Territorio Nacional y Planeación (CETENAP), adscrita a la Dirección General de Planeación de la Secretaría de la Presidencia, con el encargo de elaborar la cartografa nacional a la escala de 1:50,000.

1970La CETENAP pasa a ser la Comisión de Estudios del Territorio Nacional (CETENAL), dependiente de la Secretaría de la Presidencia.

1979 La Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos publica el Atlas de uso del suelo.

La historia de la información en México

1980La CETENAL cambia de denominación y se convierte en la Dirección de Estudios del Territorio Nacional (DETENAL), adscrita a la Coordinación del Sistema Nacional de Información de la Secretaría de Programación y Presupuesto. Se publica la Ley de Información Estadística aGeográfica (LIEG), que establece los Sistemas Nacionales de Estadístcaa a daInformación Geográfica.

1983 Creacióna dlaInsttttoa acconala daEstadístca, Gdografa e Informática (INEGI).

La historia de la información en México

1993 El INEGI pone en operación la Red Geodésica Nacional Activa, constituida por 15 estaciones fijas GPS que operan continuamente. Se inicia en el INEGI la actualización de la cartografa topográficaaen las escalas de 1:50,000 y 1:250,000, empleando tecnología digital.

1996El INEGI publica los espaciomapas a la escala de 1:250,000, documentos cartográficosardstltantdsa dlatratamcdntoa daimágenes de satélite.

1999• Se publican oficialmente las nuevas Normas técnicas para

levantamientos aerofotográficos.

La historia de la información en México

Desarrollo de las TIC´s

Siglo XVII• Regla de cálculo

(1622)

Siglo XIX• Telégrafo (1837)• Teléfono (1847)

Siglo XXI• Comunicación móvil

Desarrollo de las TIC´s

Somos testigos del acelerado avance tecnológico.

Valor de la información

Formación de conocimiento

Análisis

Creación de capital intelectual

Diseminación a otras áreas

Toma de decisiones

Mayor valor agregado

Modelos matemáticos

Validación y clasificación

Transmisión de datos

Generación de información

Las TIC´s en el Manejo de Cuencas

Generación de informaciónSatélites

RadaresLidar

Sensores

Temperatura

Lluvia

Humedad

Viento

Pronósticos globales

SIG/GIS

Validación y clasificaciónBases de datos especializadas

Topografía Batimetría

Sistemas de Información Geográfica

SIG

Modelos Matemáticos

Gestión de crecidas

ELABORACIÓN DE MODELOS DIGITALES DE

ELEVACIÓN

Modelos Matemáticos

Evapotranspiración Humedad del suelo Uso del sueloVegetación Erosión

Programas de manejo

Funciones matemáticas que relacionan, generan o resuelven en términos de

Modelos de simulación hidrológica

ClimaPrecipitación diariaPrecipitación horariaTemperatura máxima y mínima diariaRadiación solarHidrometría (escurrimientos)EvaporaciónVelocidad y dirección del vientoHumedad relativaHidrologíaPendiente de la cuencaPendiente del cauce principalLongitud del cauce principalGeomorfologíaOrden de las corrientesSecciones transversales del cauceCalidad del aguaHidrometría (escurrimientos)Niveles en los ríosSuelosTipo de suelo (Edafología)Profundidad de los horizontesConductividad hidráilica saturadaTipo de drenaje internoTipo de drenaje externoClase texturalContenido de arcilla y limoDensidad aparenteContenido de nitratos

Uso y manejo de la tierraUso de suelo y vegetaciónFechas de siembra y cosechaSistema de siembraSistema de riegoConstantes de crecimiento de los cultivosTipos de cultivoTipo de labranzaAplicación de fertilizantesAplicación de biocidas (fecha, dosis)Indice máximo de área foliarPrácticas agrícolasUsos de la tierraCatastro, tenencia de la tierraOrganización socialPoblaciónPrácticas de conservaciónSuperficie, topografía y relieveSuperficie de la cuencaSuperficie de las subcuencasCurvas de nivel

• Delimitación• Clasificación• Monitoreo

Políticas Planes de manejo

IMAGEN SPOT PANCROMÁTICA

IMAGEN SPOT MULTIESPECTRAL

IMAGEN SPOT MULTIESPECTRAL

IMAGEN RAPID EYE

Uso de imágenes de satélite

Delimitación de Humedales

Delimitación del humedal de los Zapotes, Tabasco

Gestión de Crecidas

Diseño de obras Pronóstico tiempo real

Construcción de infraestructura

Operación de presas y alerta

Vertedor “El Censo”, Tabasco

El Hidroestimador es un proceso semi-automáticopara estimar las intensidades de precipitación atiempo real, a partir de la temperatura registrada enel canal 4 de las imágenes del SatéliteGeoestacionario Ambiental Operativo denominadoGOES-12 y datos de estaciones terrenas.

Pronóstico de lluvia en tiempo real

18

2+2500+2500+000

8

6

10

12

14

16

1+2500+7500+500 1+000 1+7501+500 2+000 2+500 2+750 3+000

BAR 02 (5+255)

3+250 3+500 3+750 4+000 5+0004+5004+250 4+750 5+5005+250

2+2500+2500+000

0

2

8

4

6

10

1+2500+7500+500 1+000 1+7501+500 2+000 2+500 2+750 3+000

SAM 24 (29+195)

3+250 3+500 3+750 4+000 4+5004+250

2+2500+2500+000

0

2

8

4

6

1+2500+7500+500 1+000 1+7501+500 2+000 2+500 2+750 3+000

SAM 26 (32+205)

3+250 3+500 3+750 4+000 4+5004+250

2+2500+2500+000

-2

-4

-6

0

2

8

4

6

10

1+2500+7500+500 1+000 1+7501+500 2+000 2+500 2+750 3+000

SAM 29A (39+787) - PUENTES EL MANGO Y SAN CIPRIANO

3+250 3+500 3+750 4+000 4+5004+250

SAM05

SAM06

BAR02

SAM14BAR05

SAM16

SAM14a

SAM19

SAM21

SAM24

SAM26

SAM27

SAM28

SAM29

SAM29a

SAM30

SAM31

SAM32

SAM33

SAM35

SAM34SAM33a

SECCIONES TOPOGRAFICAS

CUNDUACÁN

REFORMA

CÁRDENAS

RÍO

MEZ

CA

LAPA

BORDO MACAYO

Curva Elevaciones - Gastosen la EH González

MEZ 2

Hidrogramade entrada

MEZ 1

187MEX

MEZ 5

MEZ 4

MEZ 3

SAM BF3

SAM BF2

SAM BF1

SAM BF4

H

Curva Elevaciones - Gastosen la EH SamariaH

ESTRUCTURA DE CONTROL

530

1111

600

1051

1241

481

LAGUNA MECOACÁN

CUNDUACÁN

COMALCALCOMEX

187

PARAÍSO

180MEX

JALPA DE MÉNDEZ

NACAJUCA

MEX187

VILLAHERMOSA 186MEX

180MEX

MEX

180

MEX

180

MEX180

MEX

180

RIO CARRIZAL

RÍO

SAM

ARIA

RIO SAMARIA

LAGUNA MECOACÁN

G O L F O D E M É X I C O

BORDO IZQUIERDO

BORDO DERECHO

Análisis hidráulico - Modelos Matemáticos

Zona de estudio

Topografía

Simulación de flujo en cauces y llanuras

Vertedor “El Censo”, Tabasco

MODELO FÍSICO

MODELO MATEMÁTICO

PROTOTIPO

Modelos Matemáticos

Coordenadas UTM (metros)

Coo

rden

adas

UTM

(met

ros)

Elevaciones (metros)

Procesos Costeros

* ** =

La Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (EUPS) es:E= L S K C R P (P = 1)

L S K C R E Ton/ha/año

Cuenca Pichucalco

Erosión Hídrica Rango 363.6 km2

ton/Ha/año % de área

Ligera 0 a 10 16

Moderada 10 a 50 32

Alta 50 a 200 41

Muy Alta > 200 12

SUBCUENCA PICHUCALCO

Sistema SCADA Agua y Saneamiento

Implantar un programa integral de manejo, uso y reuso del agua en la

UNAM, con la participación de toda la comunidad universitaria.

Disminuir el consumo de agua potable en un 50%.

Mejorar la calidad del agua para uso y consumo humano y para reuso en riego, para cumplir con las normas más estrictas.

Involucra a la comunidad universitaria en el uso eficiente del agua.

Objetivo

Metas

www.pumagua.unam.mx

Agua saludable, acción de todosPUMAGUA

SCADA EN CIUDAD UNIVERSITARIA UNAM

Telecontrol y monitoreo de:

•3 Pozos de abastecimiento de agua ysistemas de desinfección.

• 3 Tanques de Regularización

•5 sectores hidráulicos y 19 Subsectores

• 2Válvulas Reguladoras de Presión

•Medición de caudales en tiempo real

• 8 macro medidores

• 260 micro medidores

• 64 cisternas.

• Presiones en la red.

•Cloro Residual en la red en tiempo real.

micro medidores

GATEWAY (Traducción señal

analógica a señal digital)

Salida analógica(4 – 20 mA) Fibra óptica. Red UNAM 1Gbps. Protocolo TCP/IP

Transmisión por Radiofrecuencia

900 – 928 ,MHz/ UHF

Sistema de monitoreo de suministro de agua de la UNAM

Base de datos

Observatorio del agua

Sistema de Información Geográfico (SIG)

Página web de PUMAGUA

Componentes Sistema SCADA. Ciudad Universitaria. UNAM.

Sensores de nivel

Válvulas Reguladoras de

Presión

Macro medidores(Pozos y Sectores

Hidráulicos)

Sensores de presión

Sensores de cloro

Salida analógica(4 – 20 mA)

UTR - PLC

protocolo Modbus RTU

Válvulas de seccionamiento

IP FijaRed Local 10 Mbps.

Switch Switch

Comunicación

Sensores

MTUTerminal Maestra

HMIInterfaz

10 Mbps.

Sistemas de Riego

Acción PUMAGUA 2009-2012

www.pumagua.unam.mx

HOYEN 2008

El 15% de muebles de baño con fugas y el 12% se encontraban fuera de funcionamiento. .

Recuperación 43 l/s

Programa de muebles de baño de bajo consumo ahorrando 40% de agua.

Reducción del caudal:25% de lo que se extrae de los pozos

Recuperación de caudales en la red de distribución y edificios

Resultados tangibles en la reducción del consumo de agua.

• Se han instalado 3750 muebles en 64 dependencias.

• Fichas técnicas de los muebles de baños de bajo consumo para la UNAM.

Agua saludable, acción de todos

Organismos Operadores en México con Sistemas SCADA

Ciudad de México

León, Guanajuato

Monterrey, Nuevo León

Puerto Vallarta, Jalisco

Celaya, Guanajuato

Matehuala, San Luis Potosí

Querétaro, Querétaro

Morelia, Michoacán

Atizapán, Estado de México

Otros 15 organismos operadores en la República Mexicana cuentan con un sistema de Adquisición de datos a distancia

SCADA. Ciudad de León, GuanajuatoSAPAL

Desde 2003 monitoreo y control

Telecontrol de los 127 pozos de abastecimiento de agua.

Telecontrol de los 19 rebombeos.

Telecontrol de Válvulas Reguladoras de Presión.

Transmisión por RadioFrecuencia UHF (900 MHz) ytransmisión por microondas.

SCADA. Ciudad de MéxicoSACM

SACM

Sistema de Agua Potable (2003)

Drenaje Profundo (2003)

Sistema de Lluvias (1988)

Monitoreo de 78 Estaciones Pluviométricas

Transmisión por Radio Frecuencia

UHF(400 MHz)

Telecontrol de 282 pozos de 780.

Telecontrol de 295 de 336 sectores hidráulicos

Monitoreo de 22 de 38 Lumbreras

Son indiscutibles los beneficios de SCADA

Colecta de mayor cantidad de datospara formular y calibrar mejoresherramientas de decisión (modelos)

Responde en tiempo real en laoperación de infraestructura

Diagnostica eficiencia y mejora laoperación de sistemas

Permite analizar alternativas de diseñode las obras

Optimiza y facilita la toma dedecisiones

Puede proporcionar información alpúblico

SCADA SAPAL. LEON, GUANAJUATO

SCADA SACM. CIUDAD DE MÉXICO

SCADA en Infraestructura de Riego

Distrito de Riego del Yaqui

Interface Hombre Máquina

Ejemplo: Parshall Nuevo Delta

Ejemplo: Parshal Km 23

Ejemplo: AGL Mesa Arenosa

Sistema de Medición Remota

5 Oct 2006

REPRESOS

AFORADORES

Reflexiones finales• La información es indispensable para la toma de

decisiones.• ¿Mayor cantidad de información significa mayor

confiabilidad?• Existen carencias que dificultan el empleo de

herramientas para la toma de decisiones y la administración del agua.

• Se requieren modelos ajustados a condiciones específicas y debidamente calibrados.

• En uso y calidad del agua, la información disponible es escasa y no totalmente confiable.

Reflexiones finales

• Se requiere de mecanismos que permitan modernizar y facilitar el acceso a los datos producidos por las redes y sistemas de información del agua.

• Es necesario replantear la organización del sistema nacional de información sobre el agua:– Generación de los datos básicos– Desarrollo de productos primarios– Transformar los datos básicos en información

asequible para su uso en la toma de decisiones

Reflexiones finales

TIC´s necesidades básicas:• Recursos humanos capacitados• Inversión en mantenimiento• Control del vandalismo

Problemas frecuentes en el diseño: • Flexibilidad • Tener protocolos abiertos• Ser escalables• Favorecer la autonomía técnica de los usuarios

Factores que limitan la aplicación de la TIC´s

Necesidad de atender la continuidad delproceso completo de generación delconocimiento y decisión

Reflexiones finales

Generación de información

Transmisión de datos Validación

Alimentación de modelos

matemáticos

Análisis y síntesis de resultados

Toma de decisiones

El agua representará un problema cada vezmás crítico en las próximas décadas.

Necesitamos nuevas visiones y conocimientospara atender los nuevos retos.

La información y la innovación tecnológicarepresentan la clave en el futuro.

Necesitamos una mayor vinculación entre laacademia, los gobiernos y la industria

Reflexiones finales

Dr. Fernando J. González VillarrealInvestigador - Instituto de Ingeniería

Coordinador Técnico - Red del Agua UNAM

http://www.agua.unam.mx

¡Gracias!