Importancia de la actualización de las avenidas de diseño de las obras de excedencias de las grandes presas de México
En este estudio se presenta la evolución de las avenidas de diseño en la presa La Angostura, Chiapas, México, mediante actualizaciones realizadas entre 2000 y 2019 con el método desarrollado por el Instituto de Ingeniería de la UNAM. Este enfoque, basado en análisis bivariados de gasto pico y volumen, ha demostrado reproducir con precisión el comportamiento de las avenidas históricas máximas. Los resultados evidencian una tendencia creciente en los caudales máximos y en la duración crítica de los eventos extremos, lo que subraya la necesidad de fortalecer las obras de excedencia y los modelos de tránsito.
Maritza Liliana Arganis Juárez Profesora investigadora, UNAM.
Margarita Elizabeth Preciado Jiménez Tecnóloga del agua, IMTA.
Las grandes presas construidas en México durante el siglo XX fueron diseñadas con información hidrometeorológica limitada, empleando métodos empíricos y series cortas de datos de precipitación. Aunque muchas han superado su vida útil, continúan operando en un contexto climático cada vez más extremo, marcado por lluvias intensas, escurrimientos súbitos y sequías prolongadas. Estos cambios, vinculados al cambio climático y a la transformación del uso del suelo, exigen revisar periódicamente las avenidas de diseño que determinan la capacidad de las obras de excedencia.
Actualizar las avenidas de diseño no es solo una mejora técnica: es una medida esencial para la seguridad hídrica, la protección de vidas humanas y la prevención de daños económicos. Se recomienda institucionalizar revisiones al menos cada cinco años o luego de eventos extremos relevantes, como parte de una gestión hidráulica responsable, resiliente y adaptativa.
Introducción
Como se señala en el sitio de la Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD, 2026), muchas de las grandes presas (de más de 15 m de elevación de cortina o entre 5 y 15 m, pero con características de volumen o de dimensiones de su obra de excedencias considerables) construidas en el país durante el siglo XX fueron diseñadas para satisfacer necesidades agrícolas, industriales y energéticas utilizando los conocimientos y datos disponibles en ese momento. Sin embargo, con el paso del tiempo se han evidenciado limitaciones en su capacidad de respuesta ante fenómenos extremos, lo que ha resaltado la necesidad de enfoques más responsables y actualizados en su diseño y operación. La construcción de presas en México ha estado históricamente vinculada al desarrollo agrícola, energético y urbano. Sin embargo, Domínguez (2019) revela que muchas de estas obras fueron planeadas sin una evaluación integral de sus impactos sociales, ambientales y económicos. A través de una revisión de más de mil publicaciones, se identificó que el 66% de los estudios se enfocan en aspectos técnicos, mientras que los temas sociales, históricos y políticos han sido marginales.
En particular, la definición de las avenidas de diseño –los caudales máximos que una presa debe poder manejar sin fallar– tradicionalmente se ha basado en enfoques univariados, con análisis estacionario de los eventos hidrológicos extremos (Domínguez et al., 2000; Domínguez y Arganis, 2012; Osnaya et al., 2020) y también se llegan a utilizar análisis bivariados (De Michele y Salvadori, 2003; Gómez et al., 2025).
Hoy, con el cambio climático intensificando lluvias torrenciales y modificando patrones de escurrimiento, se vuelve urgente revisar estos parámetros. El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, 2021) advierte que “los eventos extremos relacionados con el agua, como lluvias intensas y sequías prolongadas, se han vuelto más frecuentes y severos en muchas regiones del mundo, incluyendo Mesoamérica”. Esta tendencia se refleja en estudios internos y realizados para la Comisión Federal de Electricidad (CFE) por parte del Instituto de Ingeniería para el sistema de presas del río Grijalva (Carrizosa et al., 2009), específicamente destacando el caso de la presa La Angostura, donde se documenta un incremento en los gastos pico de los hidrogramas de diseño entre el año 2000 y el año 2019, lo que sugiere una mayor exposición al riesgo hidrológico. Domínguez (2019) destaca que muchas presas mexicanas han superado su vida útil (más de 57 años en promedio) y enfrentan problemas de mantenimiento, filtraciones y azolvamiento. Además, señala que no existe un inventario actualizado ni una política clara sobre rehabilitación y seguridad estructural.
Actualizar las avenidas de diseño no es solo una mejora técnica: es una medida de seguridad hídrica, prevención de desastres y adaptación institucional. Si no se actualizan los modelos de tránsito y los hidrogramas de diseño, se corre el riesgo de subdimensionar las obras de excedencia y comprometer la seguridad de las comunidades aguas abajo. Por ello, se recomienda ampliamente “revisar las avenidas de diseño al menos cada cinco años o tras eventos extremos relevantes, como parte de una gestión responsable y resiliente”. Aunado a esto, la falla de una presa representa uno de los escenarios más críticos en la gestión de infraestructura hidráulica. Más allá del colapso estructural, implica la liberación súbita de grandes volúmenes de agua que pueden arrasar comunidades enteras aguas abajo. En México, donde muchas presas están ubicadas cerca de zonas rurales y urbanas vulnerables, este tipo de evento pondría en riesgo directo la vida de miles de personas. Según la Comisión Nacional del Agua (Conagua) y el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA) (2018), “la seguridad estructural de las presas debe garantizarse no solo por criterios técnicos, sino por su papel en la protección de vidas humanas”. En la figura 1 se muestra el porcentaje de las presas construidas desde 1900 hasta la década de 2010; obsérvese el auge en las décadas de 1960 y 1970.
Los daños económicos también serían devastadores: pérdida de cultivos, infraestructura vial, viviendas, redes eléctricas, sistemas de riego y activos productivos. A esto se suma el costo de reconstrucción, indemnizaciones, desplazamiento de poblaciones y afectaciones a largo plazo en la economía local. Estudios internacionales estiman que una falla mayor puede generar pérdidas superiores a los 1,000 millones de dólares, dependiendo del tamaño de la presa y la densidad poblacional aguas abajo (IPCC, 2021).
Además, el impacto social y psicológico en las comunidades afectadas puede perdurar por generaciones. Por ello, actualizar las avenidas de diseño y fortalecer los modelos de tránsito de avenidas no es solo una medida técnica: es una inversión en resiliencia, prevención y justicia hídrica.
También es de destacar como riesgos potenciales que pueden alterar la operación de las presas los deslizamientos de tierra que pueden obstruir el flujo del agua; tal fue el caso desafortunado y lamentable del caído de San Juan de Grijalva, ocurrido el 4 de noviembre de 2007, que impactó y alteró a la cuenca del río Grijalva, entre las presas Malpaso y Peñitas (Hinojosa et al., 2011; Marengo, 2011). El enorme esfuerzo por parte de grupos de ingenieros expertos de México por restablecer las condiciones del flujo del río para disminuir lo más posible los efectos hacia la presa Peñitas, Tabasco, fue un ejemplo claro de que la capacidad de reacción y de adaptación a fenómenos naturales es de importancia para apoyar un manejo sustentable de las obras de ingeniería.
En este documento se ejemplifica el caso del sistema de presas Grijalva. En la figura 2 se muestra la ubicación de las principales presas del río Grijalva en los estados de Chiapas y Tabasco, así como las estaciones hidrométricas asociadas. Esta figura, modificada de Domínguez et al. (2000), permite visualizar la configuración espacial del sistema hidráulico en una de las cuencas más importantes del sureste mexicano. Las presas La Angostura, Chicoasén, Malpaso y Peñitas forman parte de un esquema escalonado de regulación y generación hidroeléctrica, pero también representan puntos críticos en términos de seguridad hídrica y manejo de avenidas.
La disposición de las estaciones hidrométricas aguas arriba y aguas abajo de cada presa es clave para calibrar los modelos de tránsito de avenidas y validar los hidrogramas de diseño. En este sentido, la figura no solo aporta una referencia geográfica, sino que sustenta el análisis técnico sobre la necesidad de actualizar los parámetros de diseño ante escenarios hidrológicos más extremos y no estacionarios.
En la tabla 1 se indican algunos datos generales de las presas del sistema del río Grijalva, incluyendo sus usos principales y los potenciales riesgos aguas abajo debidos a su operación.
Metodología de análisis: hacia avenidas de diseño más robustas
El análisis hidrológico realizado se basa en una combinación de métodos estadísticos, hidráulicos y numéricos que permiten actualizar las avenidas de diseño con mayor precisión y resiliencia. Se empleó el método desarrollado por el Instituto de Ingeniería de la UNAM (Domínguez et al., 2000; Domínguez y Arganis, 2012; Osnaya et al., 2020), el cual parte del análisis de gastos medios diarios históricos registrados en estaciones hidrométricas clave. Este enfoque incluye: análisis de frecuencias para identificar la recurrencia de eventos extremos; estimación de gastos medios máximos, que representan los caudales más críticos por periodo; desagregación temporal, para reconstruir hidrogramas detallados a partir de datos agregados, y un ordenamiento con bloques alternos, técnica que permite simular escenarios de escurrimiento sin perder la estructura estadística de los datos.
Los hidrogramas de diseño se transitan por el embalse de las presas; para ello se utilizan métodos de tránsito de avenidas, también conocidos como laminación, que simulan el paso del caudal por la presa y sus obras de excedencia. Dichos métodos se basan en la ecuación de continuidad que, expresada en caudales, tiene la siguiente forma (Osnaya et al., 2020):
I – O = (1)
donde:
I es el ingreso
O es la salida
∆S el cambio en almacenamiento
∆t es el intervalo de tiempo, usualmente menor o igual a un día
Debido a que se busca obtener tanto el gasto de salida por obra de excedencia y tomas, como el volumen de almacenamiento, se requiere el apoyo de la curva elevación-capacidad-descarga (E-S-O), que relaciona el nivel del embalse con su volumen y capacidad de desalojo. Para resolver esta relación, en este estudio se aplicó el método numérico, desarrollado por la CFE, que permite simulaciones detalladas.
Esta metodología integrada permite evaluar la capacidad real de las presas ante eventos extremos, y fundamenta la necesidad de actualizar periódicamente las avenidas de diseño.
Resultados
En la figura 3 se observa una comparación entre las avenidas de diseño calculadas para periodos de retorno de 50 y 10,000 años, mostrando un incremento sustancial en los caudales máximos. Las simulaciones más recientes indican que los gastos pico pueden superar los 2,700 m³/s, con duraciones de 3 a 4 días, lo que representa un desafío para las obras de excedencia existentes.
Discusión
Los resultados obtenidos a lo largo de casi dos décadas de actualización hidrológica en la presa La Angostura revelan una tendencia clara: los gastos pico de los hidrogramas de diseño han aumentado de manera significativa, especialmente al considerar periodos de retorno más largos. Esta evolución se ha documentado mediante simulaciones aplicadas en distintos años desde 2000 hasta 2019; conforme se ha ampliado y depurado la base de datos hidrométrica, también se refleja una mayor exposición al riesgo hidráulico derivado de fenómenos meteorológicos más intensos y frecuentes.
La aplicación del método del II UNAM ha permitido representar la variabilidad conjunta de los eventos extremos.
Estos hallazgos refuerzan la necesidad de institucionalizar la revisión periódica de las avenidas de diseño, especialmente en presas que han superado su vida útil o que operan en cuencas con alta vulnerabilidad social y económica. La experiencia en La Angostura puede servir como referencia metodológica para otras presas del sistema Grijalva y del país.
Conclusiones
La actualización periódica de las avenidas de diseño es indispensable para garantizar la seguridad estructural y operativa de las presas mexicanas, especialmente aquellas que han superado su vida útil. Los métodos aplicados permiten representar con mayor precisión la variabilidad conjunta de los eventos extremos, lo que mejora la capacidad de respuesta ante escenarios hidrológicos no estacionarios. La falla hidrológica de una presa representa un riesgo severo para la vida humana, el patrimonio económico y la estabilidad social de las comunidades aguas abajo.
Se recomienda establecer como norma técnica la revisión de avenidas de diseño al menos cada cinco años o luego de eventos extremos, como parte de una política nacional de seguridad hídrica. La experiencia en La Angostura puede servir como referencia metodológica para otras presas del sistema Grijalva y del país, y contribuir a una gestión más robusta, preventiva y centrada en la protección de vidas y bienes
Referencias
Carrizosa, E., et al. (2009). Estudio integral de la cuenca alta del río Grijalva. Actualización de avenidas de diseño. Informe final para la CFE.
Comisión Nacional del Agua, Conagua, e Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, IMTA (2018). Programa Nacional de Seguridad de Presas. Disponible en: repositorio.imta.mx/bitstream/handle/20.500.12013/1846/HC-1628.3_SAP2.pdf?sequence=2
De Michele, C., y G. Salvadori (2003). A generalized Pareto distribution for multivariate extreme value analysis. Water Resources Research 39(11): 1273.
Domínguez, J. (2019). La construcción de presas en México. Evolución, situación actual y nuevos enfoques para dar viabilidad a la infraestructura hídrica. Gestión y Política Pública 28(1).
Domínguez, M., y J. Arganis (2012). Validation of methods to estimate design discharge flow rates for dam spillways with large regulating capacity. Hydrological Sciences Journal 57(3): 1-19.
Domínguez, M., et al. (2000). Estudio de diferentes aspectos sobre el funcionamiento de la obra de excedencias del Proyecto Hidroeléctrico La Angostura, Chiapas y actualización de la hidrología para el sistema de presas del río Grijalva. Informe final para la CFE.
Gómez, D. et al. (2025). Compound flooding in the Santoña Estuary: Bivariate thresholds and their application in early warnings. Ingeniería del Agua 29(2): 73-89.
Hinojosa, A., et al. (2011). El deslizamiento de ladera de noviembre 2007 y generación de una presa natural en el río Grijalva, Chiapas, México. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana 63(1): 15-38.
ICOLD (2026). Dams in Mexico. Comité Mexicano de Grandes Presas.
Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC (2021). Cambio climático 2021: Bases físicas. Contribución del Grupo de Trabajo I al Sexto Informe de Evaluación.
Marengo, H. (2011). Deslizamiento de tierra y roca que obstruyó el Grijalva. Presentación para la Academia de Ingeniería.
Osnaya, J., et al. (2020). Programa IIHIDRODIS. Manual. Investigación y Desarrollo. Serie Azul.
