Seminario del Agua en México”
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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!