Evolución y actualidad del Drenaje Profundo de la Ciudad de México
Ildefonso López González Maestro en Ingeniería. Docente en la Facultad de Ingeniería de la Universidad La Salle.
Se desarrolló en el sector privado en la empresa CIEPS elaborando estudios y proyectos hidráulicos. Trabajó en la Conagua y fue director de Proyectos de Drenaje del Sacmex.
El drenaje de la Ciudad de México se ha transformado en función de diferentes decisiones históricas y técnicas, lo que hace fascinante su estudio: una ciudad fundada en 1325 y asentada en un gran lago en una cuenca cerrada representó a todas luces un gran reto para los especialistas y particularmente los ingenieros. Desde entonces, la convivencia con el agua ha dado lugar a obras de gran magnitud, como el Drenaje Profundo, para el control de inundaciones.
Palabras clave: Drenaje Profundo, Ciudad de México.
La Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) es la más grande de nuestro país. Está integrada por las 16 alcaldías de la Ciudad de México, 59 municipios del Estado de México y uno del estado de Hidalgo. En ella viven 22 millones de habitantes, que representan el 17% del total nacional; por su número de habitantes ocupa el séptimo lugar mundial (figura 1). La Ciudad de México tiene más de 9 millones de habitantes, que representan el 42% del total de la ZMVM y el 7.3% del país.
Con este orden de magnitud, el manejo y desalojo de las aguas residuales y pluviales de la ciudad se ha transformado; a lo largo del tiempo, las necesidades de brindar los servicios adecuados de sanidad dieron como resultado decisiones trascendentes. Originalmente, las aguas se drenaron por gravedad hacia fuera de la cuenca a través de canales superficiales, para posteriormente construirse grandes conductos subterráneos.
Evolución del drenaje para la CDMX
A partir de la fundación de la ciudad en 1325 empezó un largo camino de decisiones encaminadas al aprovechamiento, control y disposición del agua en la cuenca de México. Una serie de cinco lagunas unidas entre sí, formando un gran lago alimentado principalmente por ríos del oriente y poniente de la cuenca endorreica, acumulaban agua en época de lluvias que daba vida a aves y especies acuáticas; los efectos de la evaporación e infiltración no eran suficientes para que desapareciera en el estiaje.
La evolución del drenaje de la Ciudad de México incluyó la decisión de desecar el gran lago; esto se inició en 1637 con el control del río Cuautitlán en el poniente de la cuenca, y se realizó en forma más activa a partir de 1900 con el Gran Canal de Desagüe (GCD). Para controlar las inundaciones e intentar desecar el gran lago y aprovechar el área en la agricultura –situación que no se logró por lo salado de las lagunas de Texcoco, Zumpango y Xaltocan respecto a Xochimilco y Chalco con agua dulce– fue necesario determinar el punto de salida o apertura de la cuenca, que era cerrada en forma natural. Por instrucciones del virrey Luis de Velasco, de 1608 a 1789 se construyó el Tajo de Nochistongo –convertido en la primera salida artificial de la cuenca– que llevaba las aguas del río Cuautitlán hacia el norte y evitaba que llegaran al Lago de Texcoco. El agua se condujo hacia el río Tula, afluente del Moctezuma, que se convierte en el río Pánuco para descargar al Golfo de México (figura 2).
En 1856 se inicia la construcción del GCD para proteger la zona centro-oriente de la cuenca. Fue inaugurado en 1900, conduce las aguas residuales y pluviales a través del túnel de Tequixquiac I (17.5 m3/s) y Tequixquiac II (60 m3/s), terminado en 1954. Descarga al río Salado, afluente del Tula. Con el paso de los años, la sección del GCD no fue suficiente para conducir el agua drenada hasta su cauce; el efecto de los hundimientos por la sobreexplotación del agua subterránea para consumo humano causó la disminución de su pendiente, que pasó de 18.7 cm/km en 1900 hasta ser casi nula en 1990. Consecuentemente, se presentó una reducción de su capacidad. En la actualidad, el GCD puede conducir un volumen de agua en función de la capacidad de las plantas de bombeo existentes: 18+500 (45 m3/s) y 11+600 (21 m3/s), construidas a lo largo de su cauce en 2000 y 2008, respectivamente; con estas y con la planta de bombeo Canal de Sales (10 m3/s), también construida en 2008, se logra una capacidad de conducción del GCD hasta de 45 m3/s.
Por su parte, la zona poniente de la ciudad, bordeada por ríos con un corto desarrollo y gran pendiente, sufría de inundaciones, y gran parte de los escurrimientos llegaban a la zona centro. Para controlar los escurrimientos se construyó el Túnel Interceptor del Poniente del km 0+000 al Vaso del Cristo, para un gasto de 25 a 30 m3/s (1960). En el año 1964 se construyó el Emisor del Poniente (30 a 80 m3/s) partiendo del Vaso del Cristo hasta su descarga en el Canal Emisor del Poniente (CEP) para conducir el agua a través del Tajo de Nochistongo hacia el río El Salto, también afluente del Tula.
El GCD perdió capacidad de conducción debido a los hundimientos y al crecimiento poblacional. En 1950 se presentó una inundación en la Ciudad de México; por ello, en 1954 el Departamento del Distrito Federal elaboró el “Plan general para resolver los problemas de hundimiento, las inundaciones y el abastecimiento de agua potable de la Ciudad de México” (DDF, 1975), que representó las bases del actual Drenaje Profundo utilizando conductos subterráneos y grandes túneles.
En 1967 se iniciaron las obras del Drenaje Profundo, y en 1975 entró en operación la primera etapa con el Túnel Emisor Central, de 6.5 m de diámetro y 50 km de longitud. Originalmente se planteaba utilizarlo solo en época de lluvias y darle mantenimiento durante el periodo de estiaje; sin embargo, el crecimiento poblacional y la pérdida de capacidad de drenes superficiales hizo que no se le diera mantenimiento hasta el estiaje de 2008, con la consecuente reducción de su capacidad (figura 3).
La necesidad de incrementar la capacidad de desalojo del Drenaje Profundo y la urgencia de versatilidad en la operación del sistema dieron como resultado la construcción del Túnel Emisor Oriente (TEO), inaugurado en diciembre de 2019: tiene 62 km de longitud y 7 m de diámetro, con una capacidad para conducir 150 m³/s sin entrar en carga.
En la época de estiaje, el Drenaje Profundo conduce solo agua residual con un gasto base estimado de unos 41 m3/s, lo cual es menor a la capacidad de desalojo existente. Sin embargo, en época de lluvias los volúmenes de agua por desalojar a través del Drenaje Profundo se incrementan y ponen a prueba el sistema.
Inventario de los conductos que conforman el Drenaje Profundo
A la fecha, el Drenaje Profundo consta de 287 km de conductos con diámetros que van desde 3.10 m hasta 7 m, con profundidades de 10 a 217 m, que totalmente llenos representan 7.06 hm3. El sistema de conductos está constituido por tres túneles emisores principales: el Túnel Emisor Central (TEC), de 6.5 m de diámetro; el Túnel Emisor del Poniente (TEP I), de 4.5 a 6.3 m de diámetro, y el Túnel Emisor Oriente, de 7 m de diámetro. Otros túneles importantes son el Túnel Interceptor Río de los Remedios (TIRR) y el Túnel Río de la Compañía (TRC), ambos de 5 m de diámetro. Para conducir el agua del drenaje a estos emisores se cuenta con 12 interceptores de 3.1, 4 y hasta 5 m de diámetro. Destaca también el entubamiento del Río de los Remedios, con 3.05 m de diámetro. El TEC y el TEO representan el 78% de la capacidad total para el desalojo de las aguas del Valle de México, incluidos los drenes superficiales como el Gran Canal de Desagüe (figura 4).
Comparativamente, el sistema de alcantarillado pluvial de la ciudad de Heijo-kyo, cercana a Tokio, Japón, fue creado para evitar inundaciones provocadas por lluvias torrenciales. Tiene una profundidad de 50 m, 6.3 km de túneles y un tanque de almacenamiento subterráneo de 25.4 × 177 × 78 m. El proyecto se inició en 1992 con el nombre de “Canal de descarga del área metropolitana” (Cardozo, 2008, figura 5).
Este sistema funciona cuando el nivel de la precipitación sobrepasa el límite que puede generar inundaciones; el agua pluvial llega al túnel D=10 m y es transportada más de 6 km para luego bombearla a la superficie con descarga al río Edogawa. Si se consideran los volúmenes de la cisterna y el túnel, ambos llenos, el sistema tiene una capacidad de 1 hm3, cantidad muy por debajo de los 7.06 hm3 que tiene el sistema de Drenaje Profundo de la ZMVM, suponiendo los conductos totalmente llenos.
Otra de las obras dignas de mencionarse para compararlas con el DP de la Ciudad de México es el Plan de Túneles y Embalses (TARP, sus siglas en inglés) para la captación del exceso de aguas pluviales de la ciudad de Chicago. El túnel principal tiene 9.85 m de diámetro y 14 km de longitud, con una profundidad promedio de 70 m. El sistema incluye 20 estructuras de captación para la descarga de los colectores a lo largo del trazo. Fue necesario construir más de 80 lumbreras, 20 túneles de conexión y varios drenajes superficiales.
Funcionamiento y distribución del drenaje de la ZMVM
El drenaje de la ZMVM se puede separar en cuatro zonas bien definidas; su funcionamiento y operación no pueden estudiarse incluyendo solamente los grandes conductos, es necesario considerar la interacción entre estos y las estructuras complementarias en cada uno de dichos sectores:
Zona poniente: incluye la infraestructura de las presas del poniente, el Interceptor del Poniente, el Vaso del Cristo y el Emisor del Poniente; en este último se contempla el TEP II a partir del río San Javier. La zona incluye 30 cauces naturales localizados en la parte alta del poniente de la Ciudad de México; el sistema de 29 interpresas en la ciudad capital y el Estado de México, construidas hace más de 75 años, que regulan y retienen azolves; el Interceptor del Poniente, que inició su operación hace más de 50 años y que descarga al río Hondo llegando al Vaso del Cristo (2.7 hm3). A partir de aquí se conduce el agua al norte con un tramo de túnel que continúa a cielo abierto mediante una sección trapecial. Esta zona incluye las presas de Guadalupe y La Concepción, el río Cuautitlán y el Tajo de Nochistongo.
Zona central: su columna vertebral es el Sistema de Drenaje Profundo, conformado principalmente por los interceptores Centro-Poniente, Central y Oriente, así como el TEC, ríos entubados como el Churubusco, La Piedad, Mixcoac, Consulado y Río de los Remedios; todos ellos originalmente descargaban en el Lago de Texcoco y el TIRR. El río Churubusco, con 21.1 km de longitud y 2.44 m de diámetro inicial, cambia aguas abajo a una sección de 3.63 × 5.74 m y 5.10 × 3.33 m progresivamente; es el principal conducto para el drenaje de la zona central, también tributario de la zona oriente, va sensiblemente de poniente a oriente y termina en la planta de bombeo Churubusco-Lago (Q=30 m3/s) donde descarga en las proximidades del Lago de Texcoco hacia las lagunas de regulación de la zona oriente: Fusible (0.80 hm3), Churubusco (7 hm3) y Regulación Horaria (3 hm3). De aquí se deriva el agua al Dren General del Valle (DGV) o al TIRR, para salir por el GCD o el TEC.
Zona oriente: considera al GCD, el DGV, el Río de la Compañía, los drenes Chimalhuacán I y II, así como el Canal General en el Valle de Chalco, entre los principales. A estas estructuras se suma el TEO, que ya opera con la posibilidad de subir el agua en la lumbrera L-5 al GCD con ayuda de la planta de bombeo El Caracol (Q=40 m3/s), precisamente donde el GCD tiene capacidad adecuada para desalojarla; también se suma el mismo TIRR, asociado al sistema de la zona centro y oriente, y el TRC que opera hasta la planta de bombeo La Caldera (Q=40 m3/s), así como el Túnel Canal General (TCG).
Río Tula: conduce las aguas residuales y pluviales que descargan el TEC, el TEO y el río El Salto, hasta la presa Endhó. Aguas abajo de dicha presa recibe las aguas del río Salado, que conduce las aguas del GCD.
La operación del Drenaje Profundo
La Ciudad de México tiene un drenaje combinado: conduce tanto aguas de lluvia como residuales a través de una red primaria y una secundaria, con plantas de bombeo, zonas de amortiguamiento y regulación, cauces abiertos, ríos entubados, presas, lagunas y el Drenaje Profundo, que se diseñó para ser utilizado solamente en época de lluvias, pero con el paso del tiempo fue necesario utilizarlo durante todo el año.
Después de estudiar su funcionamiento hidráulico a lo largo de los años, se detectó que en la lumbrera L-0 del TEC el nivel se incrementaba y el conducto entraba en carga cuando en las 29 estaciones pluviográficas del Sistema de Aguas de la Ciudad de México (Sacmex) se registraban lluvias acumuladas en la ZMVM mayores o iguales a los 8 mm/h, para tiempos de duración de 6 h. Por tal motivo, en el año 2000 la Conagua, a través del Organismo de Cuenca de Aguas del Valle de México (OCAVM) y la extinta Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica (hoy Sacmex), junto con autoridades del Estado de México, decidieron establecer un Protocolo de Operación Conjunta (POC) del sistema principal de drenaje de la Ciudad de México. Así, cuando se presentan estas lluvias, se deben detener las aportaciones al TEC y al TEO para enviar los escurrimientos hacia las lagunas de regulación Churubusco y Regulación Horaria hasta que la lluvia cese, para luego enviarla al GCD. En el POC se identifican un total de 22 estructuras de control principales.
El POC se revisa y actualiza para la toma de decisiones en el manejo del sistema hidrológico, no solo del Drenaje Profundo. La operación de este se basa en diferentes condiciones de precipitación, zona donde se presente y condiciones previas a su ocurrencia.
Implicaciones legales del agua del río Tula para riego
En el Registro Público de Derechos de Agua (Repda) se registran los volúmenes concesionados o asignados a los usuarios de aguas nacionales. Al mes de diciembre del 2012, se tenían inscritos en el Repda del OCAVM 6,582 títulos. El mayor porcentaje de estas concesiones está destinado al uso agrícola (32%), seguido del uso público urbano y de servicios (28%).
En el total de concesiones para el uso agrícola destaca la región del río Alfajayucan (DR-100), del Tula (DR-003) y del Ajacuba (DR-112) en el estado de Hidalgo, así como La Concepción (DR-073) y Chiconautla (DR-088) en el Estado de México. Es en estas zonas donde se aprovecha el agua residual de la Ciudad de México para el riego agrícola desde finales del siglo XIX, con el posterior respaldo de la concesión de 1920 para el reúso del agua residual en el riego agrícola del Valle de Tula. Es decir, el manejo del agua a través del Drenaje Profundo tiene como componente legal las concesiones y compromisos de entrega de agua a las distintas zonas de riego, sobre todo en el Valle de Mezquital.
Por otra parte, la planta de tratamiento de aguas residuales Atotonilco, localizada en la margen derecha del río Tula y aguas abajo de las descargas del TEC, el TEO y el mismo río El Salto, tiene capacidad para tratar 35 m3/s. El efluente cumple con la NOM-001-SEMARNAT-2021, que brinda las especificaciones del agua para ser descargada en cuerpos receptores propiedad de la nación así como para su reúso en el riego. Por ello, resulta necesario cumplir con el suministro del caudal requerido en dicha planta, lo cual es condicionante para llevar gran parte de las aguas residuales de la Ciudad de México hasta este sitio.
Conclusiones y recomendaciones
El Drenaje Profundo se considera robusto en cuanto a capacidad; se debe complementar con un POC manejado adecuadamente en caso de escenarios de lluvias torrenciales, que normalmente se pueden monitorear con cierta antelación a través de aparatos modernos, lo que permite actuar previamente y no después de la ocurrencia de dichos fenómenos. Una buena operación del Sistema de Drenaje Profundo privilegia la protección del TEC y el TEO para atenuar su funcionamiento a presión. La conclusión del TEO proporciona una mayor flexibilidad al mantenimiento y operación del TEC.
El enfoque a futuro no debe basarse solo en el incremento de obras de infraestructura de drenaje; resulta necesario revisar y coordinar las medidas encaminadas a una adecuada operación aprovechando al máximo los conductos, canales, ríos, presas y zonas de regulación existentes. Existen obras con más de 50 años en operación, lo cual puede dar lugar a un mal funcionamiento por el desgaste de los materiales. Por tal motivo se deben revisar y darles el mantenimiento correspondiente a las presas del poniente, las presas Endhó y Requena, los interceptores y en general a todas las estructuras de control, en especial las 22 consideradas por el POC. Finalmente, debe cuidarse la capacidad del río Tula, sobre todo a su paso por Ciudad Cooperativa Cruz Azul y Tula
Referencias
Departamento del Distrito Federal, DDF (1975). Memoria de las obras del Sistema de Drenaje Profundo del D.F. México.
Cardozo, A (2008). Sistema de alcantarillado pluvial en Japón (megaconstrucción G-Cans). drenajeunefm.blogspot.com/2008/07/sistema-de-alcantarillado-pluvial-en.html
Metcalf, L., y P. Eddy (2007). Water reuse. McGraw Hill
