Ingenierías al servicio del agua

Un grupo de académicos del ITESO tiene ideas para revertir el problema de escasez de agua.

En marzo de este año, las autoridades estatales y municipales de Jalisco declararon fallas en los servicios de agua en el Área Metropolitana de Guadalajara (AMG); pero, de acuerdo con reportes de investigación de algunos medios locales, desde octubre del año pasado, el Gobierno de Jalisco estaba enterado de que esto podría suceder debido a la falta de agua en la presa Elías González Chávez (presa Calderón). 

La Ciudad de México tiene una escasez de agua sin precedentes: el Sistema Cutzamala se encuentra en sequía severa en 85.8% de su territorio, y es una de las condiciones más graves en las últimas dos décadas en el valle de México, aunado al incremento del uso del agua por covid-19 y el aumento de temperatura más alto hasta ahora.  

“Estamos vueltos locos porque nos falta el agua”, afirma David Vargas, profesor de Ingeniería Civil del Departamento del Hábitat y Desarrollo Urbano (DHDU). “Pero se nos olvida que hace algunos meses nos estábamos inundando… y al rato se nos va a olvidar que nos hacía falta”. 

El problema de fondo, afirma el académico, es que existe una mala gestión del agua. “Rompimos el ciclo hidrológico al construir esta ciudad: Impermeabilizamos la superficie con avenidas y casas. Ahora el agua no permea al acuífero, y sin esa recarga de aguas superficiales, más la extracción de pozos profundos, se complica que tengamos acceso a largo plazo. Si hace 100 años encontrábamos agua a 10 metros de profundidad, ahora la encontramos en algunos pozos hasta 150 o 200 metros”. 

Nos estamos acabando el agua subterránea. A esto debe añadirse, dice el académico, la falta de mantenimiento del drenaje sanitario y la contaminación que recibe el agua superficial que alcanza a filtrarse: “Hay poca agua, y cada vez más sucia”. 

Las soluciones son tantas como los problemas que nos aquejan, y un grupo de académicos del ITESO tiene buenas ideas para revertir este problema de escasez. 

Dentro del Proyecto de Aplicación Profesional (PAP) “Programa de Desarrollo Tecnológico para la Sustentabilidad Ambiental, Energética y Alimentaria”, David y otros académicos de ingenierías, se suman para el proyecto de investigación “Modelación hidrogeológica y ambiental de una microcuenca en la Zona Metropolitana de Guadalajara”. 

La idea partió de un proyecto de investigación, organizado por David, José Manuel Ramírez, Alberto de la Torre y Gil Humberto Ochoa, profesores del DHDU, además de David Rizo y Hugo de Alba, docentes del Departamento de Procesos Tecnológicos e Industriales (DPTI); y Luis Enrique González, del Departamento de Electrónica, Sistemas e Informática. 

Entraron a la convocatoria del Fondo de Apoyo a la Investigación (FAI) con la idea de generar un modelo de gestión del agua más eficiente. Este programa existe desde 2016 en el ITESO, con un estímulo económico para proyectos propios de la universidad. En cinco años se han destinado más de 14 millones de pesos a una veintena de proyectos destacados por su pertinencia social y la colaboración entre investigadores, estudiantes y organizaciones. En ellos se busca propiciar el diálogo y generación de conocimiento que trascienda lo académico. 

El equipo multidisciplinario ganó el estímulo y, para desarrollar las primeras investigaciones, idearon el proyecto con un PAP en mente. Y encontraron en el “Programa de desarrollo tecnológico para la sustentabilidad ambiental, energética y alimentaria” un espacio colaborativo para insertarse. “Este PAP da mucha flexibilidad para abrir un escenario nuevo, así que pudimos meter nuestra investigación”, cuenta David Vargas. 

Los escenarios de este PAP se enfocan en el desarrollo de las ingenierías para la sustentabilidad, y este equipo tomó la batuta en el tema del agua. Sin embargo, lo ataca por distintos frentes y diversas disciplinas: con tecnología de pozos de inyección forzada, mecánica de suelos, hidrología superficial y subterránea, información geográfica y software especializado para captar, medir e interpretar datos. 

“El tema del agua es muy amplio y hay muchos escenarios”, explica José Manuel Ramírez, también académico del DHDU. “Va desde la gestión del agua, donde nos encontramos con legislación, administradores del agua, encargados de sistemas de agua potable, hasta los técnicos y científicos de la hidrología, donde algunos hacemos investigación desde el punto de vista de las ciencias exactas”. 

El principal problema al que se enfocan es cómo, a través de las ingenierías, resolver la mala gestión del agua e información insuficiente para la gobernanza. 

Su objetivo general es el de modelar y validar el comportamiento hidrogeológico de una microcuenca urbana problemática, como base para el diseño de una solución integral al problema de las inundaciones y la escasez de agua potable de la ZMG. 

Esto se lleva a cabo, desde el periodo de otoño de 2019, con el trabajo de alumnos de las carreras de Ingeniería Civil, Ingeniería Ambiental, Ingeniería Mecánica, Ingeniería Electrónica e Ingeniería en Sistemas. 

Ellos, junto con los académicos expertos en cada área, modelan la hidrología de la microcuenca, el flujo de contaminantes y el acuífero de la microcuenca. Monitorean lluvia, escorrentía y aguas subterráneas, y de ahí partirán para plantear estrategias para restaurar el acuífero y mitigar inundaciones del AMG. 

“Observamos la relación entre la lluvia contra el escurrimiento, es decir, contra el gasto. Cuánta precipitación cae, cuál es la cantidad de agua que va a fluir, en cuánto tiempo y en qué punto. 

“Lo dividimos en etapas: en este momento, por ejemplo, estamos analizando la subcuenca que corresponde al punto de inundación de Plaza del Sol. Lo dividimos en pequeñas áreas de captación y queremos estimar cuál es la cantidad de agua que llegará en distintos puntos, para poder tomar decisiones; sea ampliar un cauce, cambiar un colector, proponer con cuántos pozos de inundación se resuelve el problema”. 

“A partir de ahí, los alumnos desarrollan otros subproductos, como mapas de calados y velocidades máximas, que dan indicadores de peligrosidad de inundación”. 

José Manuel Ramírez, profesor del Departamento del Hábitat y Desarrollo Urbano (DHDU).

Uno de los logros de este PAP será crear dispositivos de medición automáticos propios, que medirán la lámina de lluvia, la altura de las inundaciones y el nivel de los pozos para poder monitorearlos, procesarlos por software y enviar la información interpretada a un sitio web para consulta. 

Las estaciones meteorológicas convencionales suelen verificar estas mediciones cada 24 horas por medio de un operador, “pero son datos vagos; no nos dicen cómo fue la tormenta –si más o menos intensa, ni cuánto duró. Y estas tecnologías como las que estamos desarrollando permiten relacionar la lámina de lluvia con respecto al tiempo”, dice José Manuel Ramírez. 

También están desarrollando tecnología para estimar la cantidad de agua que fluye en un cauce a través de mediciones de calado. 

“Queremos aportar a la sociedad una plataforma que les permita ver cuál es el estado del agua, para poder movilizarse, involucrarse y tomar decisiones”, dice David Vargas. “Nadie sabe cómo están los niveles freáticos, cuánto llovió y cuánto se captó. Muy pocas personas saben esos datos, incluso quienes tienen poder de decisión”.  

La Comisión Nacional del Agua lleva a cabo un monitoreo de precipitación y de gasto en cauces principales, pero en las zonas urbanas necesitamos más mediciones, más estaciones y mejores datos. Un problema es que estos equipos tienen precios muy elevados que les impiden acceder a mejores métricas; el equipo del PAP y de académicos investigadores está realizando tecnologías a mitad del precio original, con el extra de contar con un software de envío e interpretación de datos.   

“El tema ha despertado mucho el entusiasmo y compromiso de los alumnos”, afirma José Manuel Ramírez. “Hay egresados que se han ido a estudiar posgrados en geotecnia e hidráulica, después de pasar por el PAP”.  

Cuentan ambos académicos que la pandemia, aunque ha aumentado algunas dificultades de tiempo, traslados y costos, ha facilitado la comunicación por la rapidez de las sesiones virtuales, la transferencia de información, y además el entusiasmo de los alumnos por ir a las asignaciones de campo, que realizan con todas las medidas sanitarias. 

El PAP cuenta con colaboradores externos: los docentes Luis Ignacio Vanegas y Julián Somoza Montes; y como asesores externos, a Javier Clausen Silva, Pablo E. Zamudio Zavala y Agustín Vargas Berrueta. 

Este proyecto de investigación y PAP estará abierto durante el periodo de Verano 2021, y comentan los académicos que solicitarán sobre todo a estudiantes de Ingeniería en Sistemas e Ingeniería Electrónica. 

“Necesitamos estudiantes de Ingeniería en Sistemas para la etapa de programación y realización de plataforma en web, además de que próximamente tendremos que realizar interfases entre dos softwares, y que se despliegue en tiempo real la información”, cuenta David Vargas. “También estudiantes de Electrónica, para el diseño de sistema embebido, que es la programación de estos dispositivos, la interpretación y recepción de datos”. 

FOTO: Thorsten Frenzel, vía Pixabay