Modelo conceptual para el pronóstico del funcionamiento hidráulico del sistema de drenaje de la ZMVM, ante tormentas de determinada magnitud

Modelo Conceptual para el pronóstico del funcionamiento hidráulico
del sistema de drenaje de la ZMVM, ante tormentas de determinada magnitud
Especialidad: INGENIERÍA CIVIL, Subespecialidad: HIDRÁULICA 1
Gran Reto de la Ingeniería Mexicana: OPERACIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DE LA ZMVM
Trabajo de Ingreso
MODELO CONCEPTUAL PARA EL
PRONÓSTICO DEL FUNCIONAMIENTO
HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE DRENAJE
DE LA ZMVM, ANTE TORMENTAS DE
DETERMINADA MAGNITUD
Especialidad: INGENIERÍA CIVIL
Subespecialidad: HIDRÁULICA
Gran Reto de la Ingeniería Mexicana:
OPERACIÓN DEL SISTEMA DE DRENAJE DE LA ZMVM
GUILLERMO LEAL BÁEZ
INGENIERO CIVIL
Fecha de ingreso: 28 de junio de 2017
Ciudad de México

CONTENIDO
RESUMEN EJECUTIVO.......................................................................................................4
ABSTRACT ...........................................................................................................................4
OBJETIVO .............................................................................................................................5
ALCANCE .............................................................................................................................5
1. INTRODUCCIÓN...........................................................................................................6
2. ANTECEDENTES..........................................................................................................8
2.1. Crecimiento de la Ciudad de México.......................................................................8
2.2. Evolución del sistema de drenaje de la Ciudad de México .....................................9
3. SITUACIÓN ACTUAL ................................................................................................14
3.1. Funcionamiento general del sistema ......................................................................14
3.2. Descripción del sistema estructural........................................................................15
3.3. Descripción del sistema funcional .........................................................................19
3.3.1. Funcionamiento del sistema en época de estiaje ............................................19
3.3.2. Funcionamiento del sistema en temporada de lluvias ....................................19
3.4. Protocolo de operación conjunta............................................................................20
3.4.1. Estructuras y conductos involucrados ............................................................20
3.4.2. Red de monitoreo de lluvia.............................................................................22
3.4.3. Criterios de aplicación....................................................................................24
3.4.4. Observaciones.................................................................................................26
4. SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE DRENAJE.......................................................29
4.1. Sistemas automáticos en otras ciudades ...............................................................29
4.2. Avances en el sistema de drenaje de la ZMVM.....................................................30
4.3. Problemática de un modelo en tiempo real............................................................30

5. MODELO CONCEPTUAL...........................................................................................32
5.1. Etapa 1: Modelación del sistema de drenaje de la ZMVM....................................33
5.1.1. Objetivos.........................................................................................................33
5.1.2. Metodología....................................................................................................33
5.1.3. Modelo de simulación hidráulica....................................................................36
5.1.4. Representación del sistema de drenaje en el modelo......................................36
5.1.5. Análisis hidrológico y obtención de hidrogramas de entrada.........................37
5.1.6. Simulaciones hidráulicas ................................................................................39
5.1.7. Análisis de resultados .....................................................................................39
5.1.8. Almacenamiento de resultados .......................................................................40
5.2. Etapa 2: Operación del sistema de drenaje empleando la base de datos................42
5.2.1. Objetivo ..........................................................................................................42
5.2.2. Metodología....................................................................................................42
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................45
6.1. Conclusiones ..........................................................................................................45
6.2. Recomendaciones...................................................................................................47
REFERENCIAS ...................................................................................................................50
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................50

RESUMEN EJECUTIVO
El sistema de drenaje de la Ciudad de México es sumamente complejo operativa y
administrativamente; requiere de la coordinación de distintas instituciones de los gobiernos
Federal, de la Ciudad de México y del estado de México. Con el propósito de lograr el
adecuado desalojo de las aguas, principalmente en temporada de lluvias, las instituciones
han establecido un protocolo de operación conjunta; sin embargo, aún es necesario crear
una plataforma única de control y encontrar una solución para operar el sistema de manera
anticipada a los eventos pluviales, lo que llevará muchos años y necesitará de inversiones
importantes en recursos humanos y económicos.
La propuesta que en este documento se presenta, expone una solución de corto plazo al
problema específico de la operación del sistema, visto como un elemento único que
dependa de un solo operador. Se basa en la creación de un modelo conceptual, que integra
los resultados de simulaciones hidráulicas, previamente ejecutadas, para distintas lluvias
teóricas e históricas. Ante la ocurrencia de un evento, el modelo tendría como entradas la
altura de precipitación, la duración de la tormenta y la zona de incidencia de la lluvia; y
como salida, la política de operación a implementar para disminuir el peligro de
desbordamientos.
Este modelo conceptual, aprovecha la infraestructura existente para la medición de lluvia,
el sistema de transmisión de sus datos, así como los medios para el envío de instrucciones
de operación en campo.
ABSTRACT
The drainage system of Greater Mexico City is, by all means, complex both in its
operations and its administratively nature. It requires cooperation of many involved entities
of the federal and local government from Mexico City and the State of Mexico. The main
goal of this action is to remove rain water from the city, mostly in the rain season. That is
why government entities have stablished operation protocols, but we still find on top of the
needs, to create one single system that will take care of the rainfall events before it even
strikes. Acknowledging that this will mean an important inversion, both in human and
economic resources.
The proposal exposed in this document shows a short-term solution to that specific problem
detected in the operation system, which should be seen as an independent agency that
should rely on one operator. This proposal finds its way into the creation of a Conceptual
Model that will deliver accurate results of hydraulic simulations already executed, covering
theoretical and historical rainfalls. Facing the occurrence of an event, this model will work

only with the rain characteristics (rain height, duration and incidence zone) and will show
the best operating policies in order to decrease flood hazard.
This Conceptual Model will operate with already existing infrastructure for rainfall
measurement, its data transmission system and the facilities that deliver instructions to
operators.
Palabras clave: sistema de drenaje de la Ciudad de México, modelación hidráulica,
protocolo de operación conjunta, optimización de políticas de operación, prevención de
inundaciones.
OBJETIVO
Proponer una metodología mediante la cual se pueda observar el comportamiento del
sistema de drenaje de la Ciudad de México al inicio de una tormenta, o bien, para una
tormenta pronosticada mediante radares, de modo que se pueda determinar fácilmente y a
tiempo la mejor política de operación del sistema, sin el empleo de un modelo de
simulación hidráulica en tiempo real; lo anterior con el fin de proteger a la población, sus
bienes y la infraestructura.
ALCANCE
Sentar las bases técnicas para crear una base de datos conformada por una matriz de
resultados de simulaciones del funcionamiento hidráulico del sistema principal de drenaje
de la Zona Metropolitana del Valle de México, que combine distintas condiciones de lluvia
y políticas de operación; de forma que al iniciar o pronosticar una lluvia, sea posible
determinar rápida y fácilmente las políticas de operación óptimas del sistema para dicha
lluvia.

1. INTRODUCCIÓN
La Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) es una de las concentraciones
poblacionales más grandes del mundo y la más importante del país. La infraestructura
necesaria para brindar los servicios básicos a sus habitantes se ha desarrollado y construido
paulatinamente durante casi siete siglos.
Su sostenibilidad radica, principalmente, en garantizar la seguridad hídrica; es por ello que,
una parte importante de los recursos técnicos y económicos del Estado se destina a
proporcionar los servicios de abastecimiento de agua potable, drenaje y saneamiento. De
acuerdo con lo que establecen los artículos 115 y 122 de la Constitución Política de los
Estados Unidos Mexicanos, en la ejecución de las acciones inherentes a la prestación de
estos servicios intervienen los gobiernos federal, de la Ciudad de México y del estado de
México.
Sin duda, el abastecimiento de agua potable representa uno de los mayores retos a resolver
en el Valle de México; sin embargo, existe otro problema poco observado por la población,
que incide directamente en la salud pública, la conservación del medio ambiente, la
infraestructura, el equipamiento urbano y, principalmente, en la calidad de vida y la
seguridad de los mexicanos que habitan esta región. Este problema es la planeación, diseño,
construcción, operación, mantenimiento y conservación del sistema de drenaje sanitario y
pluvial de la ciudad.
Estudiar el reforzamiento o la expansión de la infraestructura es un tema delicado en el cual
se debe poner especial atención; en general, cualquier elemento del sistema de drenaje que
sea modificado o adicionado tiene una influencia significativa en otros conductos o
estructuras, debido a que la mayor parte del sistema se encuentra conectado entre sí. Por lo
tanto, cada vez que se modifica el sistema es necesario realizar estudios que permitan
actualizar las políticas de operación, evaluar el protocolo de operación de emergencia
(Protocolo de operación conjunta para la atención de fenómenos hidrometeorológicos en
la zona metropolitana), y, en su caso, modificarlo con el fin de optimizar la operación y
disminuir el riesgo de saturaciones o fallas asociadas al manejo inadecuado de los
escurrimientos.
En materia de drenaje, México ha logrado grandes avances en la implementación y manejo
de modelos unidimensionales de simulación hidráulica; éstos permiten conocer y entender
el funcionamiento hidráulico de sistemas tan complejos como el de la Ciudad de México;
además de ser la base fundamental para la planeación de nueva infraestructura, la inversión
de recursos y la determinación de políticas de operación que optimizan el funcionamiento
de la infraestructura existente.
A pesar de ello, hasta el día de hoy, la mayoría de las reglas que se estipulan en el
“Protocolo”, se derivan de la experiencia en campo, obtenida del manejo de las aguas a
través de muchos años de operar el sistema; sólo algunas de ellas han sido obtenidas de

estudios de funcionamiento hidráulico realizados mediante la implementación de modelos
de simulación hidráulica.
Por otra parte, es innegable que, desde hace muchos años, las instituciones involucradas en
el manejo del agua y el drenaje han puesto en marcha diversas acciones con el propósito de
contar con una red completa de monitoreo que permita concentrar y procesar la
información en un centro de control único en el Valle de México. De manera que, mediante
la implementación de un modelo de simulación hidráulica, se modele en tiempo real el
funcionamiento hidráulico; o incluso, se pueda pronosticar su funcionamiento a través del
procesamiento de los datos generados por radares meteorológicos, con el fin de determinar
con antelación la mejor forma de manejar y desalojar los escurrimientos generados por las
lluvias pronosticadas.
Por lo anterior, en el presente trabajo se plantea una metodología mediante la cual sea
posible contar con escenarios muy parecidos a los que se obtendrían como resultado de
simular lluvias registradas en tiempo real (utilizando datos de estaciones pluviográficas e
hidrométricas), o bien, de simular lluvias estimadas (utilizando datos de radares). Para lo
cual se propone la conformación de una matriz de base de datos, en la que se almacenen
resultados de simulaciones hidráulicas (previamente ejecutadas y analizadas) para
diferentes condiciones de lluvia y distintas políticas de operación que, de acuerdo con
lluvias registradas o teóricas, representen la lluvia esperada y el posible funcionamiento
hidráulico del sistema y, con ello, determinar cuál sería la mejor política de operación a
implementar.
Lo anterior tiene el propósito de que antes de que incida una tormenta en la ZMVM, o
cuando ésta apenas comience, se pueda contar con:
a) Una buena aproximación del funcionamiento hidráulico del sistema, ante cualquier
tormenta que lo ponga en riesgo.
b) Los elementos suficientes para seleccionar la mejor alternativa de operación.
c) El tiempo suficiente para transmitir las instrucciones necesarias para operar las
estructuras, de acuerdo con la política seleccionada.
d) La posibilidad de enviar los cuerpos de emergencia con anticipación a los sitios o
estructuras susceptibles de falla, para hacerle frente a cualquier eventualidad.

2. ANTECEDENTES
2.1. Crecimiento de la Ciudad de México
La Ciudad de México siempre ha sido una de las metrópolis más pobladas del mundo. Su
gran tamaño respecto a sus contemporáneas ha sido una constante en su historia:
 Aunque aún es tema de especulación, diversos especialistas estiman y relativamente
coinciden en que, a la llegada de los españoles, la ciudad de Tenochtitlán contaba
con una población de 200 000 habitantes; aunque hay quienes opinan que pudo
haber tenido más de 500 000 habitantes.
 La guerra de conquista de los españoles, así como las hambrunas y epidemias de la
época, mermaron considerablemente la población de la ciudad. Se estima que en el
siglo XVI la población se redujo hasta sólo 30 000 habitantes.
 En 1810, en parte por la lucha de independencia que obligó a mucha gente a migrar
hacia la ciudad, inició el crecimiento de la ciudad que se ha mantenido hasta ahora.
Entonces se tenía registrada una población de 140 000 habitantes.
 Antes de detonar la Revolución Mexicana, en 1910, la población había aumentado
hasta casi 350 000 habitantes.
 A la mitad el siglo XX, en 1950, el registro alcanzaba 3 050 442 habitantes (SIC,
1950).
 A principios del siglo XX, en el 2000, la población ya había crecido a 18 396 677
habitantes (INEGI et al., 2004).
 Con base en los datos de la Encuesta Intercensal 2015, se registraron 20 892 724
habitantes en una superficie de 7 866.1 km2 (INEGI et al., 2012) lo que la convierte
en la décima ciudad más poblada del mundo; mientras que ocupa el tercer lugar en
cuanto a extensión.
En este permanente crecimiento poblacional y territorial, la ingeniería ha jugado un papel
primordial para lograr que la ciudad haya tenido desde el principio viabilidad en su
desarrollo; así ha sido en el tema de edificación, urbanización, movilidad, protección ante
inundaciones, energía, abastecimiento de agua potable y saneamiento, entre otras
importantes acciones de planeación y desarrollo de obras.
Desde la fundación de la Ciudad de México, el reto más importante a resolver ha sido el
abastecimiento de agua potable, en cantidad y calidad, para cubrir las necesidades básicas
de la población y sus servicios. Por ello, desde el siglo XIV se han aprovechado los
manantiales que están ubicados en las zonas poniente y sur de la cuenca. Al ser insuficiente
esta fuente en la época del México independiente, se construyeron pozos para la extracción
de agua, explotando así los acuíferos que yacen bajo la urbe. No obstante, en la segunda

mitad del siglo XX, la demanda de agua superó por mucho la oferta, por lo que se iniciaron
los trabajos de planeación, estudios y proyectos ejecutivos para la construcción de
acueductos que permitieran importar agua de las cuencas del río Lerma y del sistema
Cutzamala.
De acuerdo con la Comisión Nacional del Agua (Conagua), actualmente la Ciudad de
México recibe 62.0 m3/s, de los cuales: 40.9 m3/s (66%) provienen del propio acuífero de la
ZMVM, a través de casi 1 800 pozos; 14.7 m3/s (24%), del sistema Cutzamala; 5.0 m3/s
(8%), del sistema Lerma y 1.1 m3/s (2%) de la presa Madín y de manantiales. Sin embargo,
el explosivo crecimiento poblacional de las últimas décadas y el consiguiente aumento de la
demanda, han propiciado que se estudien nuevas fuentes de abastecimiento, entre las que se
encuentran el sistema Tecolutla-Necaxa, Amacuzac, Temazcaltepec y Valle del Mezquital,
principalmente.
En otras palabras, aproximadamente las dos terceras partes del agua que se consume en la
Ciudad de México provienen de la explotación del recurso dentro de su cuenca y la tercera
parte de fuentes externas.
2.2. Evolución del sistema de drenaje de la Ciudad de México
Aunados a la problemática poblacional, se encuentran los inconvenientes generados por la
propia ubicación geográfica de la ciudad. Ésta se localiza a 2 240 msnm, dentro de una
cuenca endorreica; lo cual significa que, además de tener graves problemas de
disponibilidad del recurso agua, también existe un gran problema con el desalojo de las
aguas servidas pero, sobre todo, de las pluviales que se precipitan en una zona de alta
incidencia de tormentas convectivas torrenciales; aguas que antiguamente alimentaban los
cinco grandes lagos del Valle de México (Zumpango, Xaltocan, Texcoco, Xochimilco y
Chalco), pero que hoy representan una grave amenaza de inundaciones y daños a la
infraestructura urbana, a la población y a sus bienes.
Cabe mencionar que los lagos no se encontraban al mismo nivel, siendo el más bajo de
ellos el lago de Texcoco, en el cual se fundó Tenochtitlán. El lago de Zumpango, localizado
al norte de todos, era el más alto y en temporada de lluvias descargaba sus aguas en el
Xaltocan, que a su vez desbordaba sobre el lago de Texcoco. Los lagos ubicados al sur,
funcionaban de una forma similar: el lago de Chalco, al suroriente, desbordaba sobre el
Xochimilco y éste a su vez, sobre el de Texcoco.
Se estima que originalmente el área ocupada por los lagos en temporada de lluvias (época
en la que formaba un solo cuerpo de agua) era de más de 1500 km², alimentada de distintos
manantiales y ríos, entre los cuales estaban: el Cuautitlán al poniente, proveniente de la
Sierra de Las Cruces; el de las Avenidas de Pachuca, al norte; Tlalmanalco al oriente,
procedente de los volcanes Iztaccíhuatl y Popocatépetl, y el Magdalena al sur, con su
origen en el volcán Xitle, en el Ajusco.

Debido a la continua expansión del área urbana, la superficie ocupada por los lagos inició
una disminución cada vez más considerable. Para 1861 se estima que el área inundada era
de tan solo 230 km²; para 1891 quedaban alrededor de 95 km²; en la actualidad, sólo se
cuenta con 18 km² en el lago de Zumpango y la laguna artificial Nabor Carrillo ubicada
dentro de la zona que abarcaba el antiguo lago de Texcoco, con 9 km2 (Figura 1). Los lagos
de Chalco, Xaltocan y San Cristóbal, permanecen secos durante prácticamente todo el año
y, el lago de Xochimilco se mantiene artificialmente mediante canales alimentados por la
descarga de aguas tratadas, provenientes de la planta de tratamiento Cerro de la Estrella.
Figura 1. Comparación de áreas ocupadas por cuerpos de agua, antes de la llegada de los españoles y en la actualidad.
Lo anterior ilustra porque, desde su fundación como Tenochtitlán al suroeste del antiguo
lago de Texcoco, la Ciudad de México siempre se ha encontrado expuesta a la ocurrencia
de grandes inundaciones, las cuales han sido mitigadas con la evolución del sistema de
drenaje.
Las inundaciones más severas ocurridas en la época prehispánica, sucedieron bajo el
gobierno de Moctezuma Ilhuicamina, entre 1440 y 1450. Fue entonces cuando
Nezahualcóyotl aconsejó la construcción de un bordo de madera, piedra y tierra que
posteriormente se conocería como “Albarradón de Nezahualcóyotl” y que dividía al lago de
Texcoco en dos partes: la oriente, que conservaría su nombre, y la poniente, que se
denominaría lago de México, donde se encontraba la ciudad. A través de un sistema de
compuertas, esta obra y otras de menor tamaño, controlaban de modo eficiente el nivel en
los lagos; disminuyendo, por un lado, el peligro de inundaciones en la ciudad y, por otro,
evitando la desecación de uno de los lagos cuando su nivel bajaba de modo importante.
Adicionalmente, el albarradón separaba el agua dulce, proveniente del sur y poniente de la
cuenca, de la salobre que formaba los lagos de Texcoco, Xaltocan y Zumpango.
Las obras construidas por los aztecas protegieron a la ciudad hasta la conquista de los
españoles, momento en el que el albarradón quedó prácticamente inservible. Fue entonces
cuando, en 1552, la ciudad se enfrentó a otra inundación de gran magnitud; por lo que el

virrey, Luis de Velasco y Ruiz de Alarcón, impuso las acciones que constituyeron el primer
programa de prevención de inundaciones de la ciudad (Llanas y Segura, 2011). Entre estas
acciones estaban:
 Revisiones periódicas de los ríos del norponiente de la ciudad; es decir, aquellos que
se ubicaban entre Tacuba y Tenayuca.
 Inspección del río Cuautitlán.
 Recuperación de la Zanja de los Indios (que se había cerrado anteriormente por
orden del virrey Antonio de Mendoza), con el fin de encauzar los ríos Cuautitlán y
Tepozotlán hacia río Tula.
Posteriormente, en 1604, ocurrió la siguiente inundación de gran magnitud, la cual cubrió la
capital de la Nueva España durante meses, debido a la naturaleza propia de la cuenca, que
no permitía el desalojo del agua (Domínguez, 2000). Después de estos sucesos, el entonces
virrey, Luis de Velasco y Castilla, redactó un documento en el que estipulaba que las
medidas tomadas hasta entonces, como la reparación de calzadas, diques y albarradas, no
habían salvado a la ciudad de las inundaciones, por lo que lo mejor sería desaguar las
lagunas. Se decidió entonces construir el Canal de Huehuetoca y el Tajo de Nochistongo,
que conducirían los caudales de los ríos del norponiente (principalmente el Cuautitlán y el
de las Avenidas de Pachuca) hasta el río Tula, de manera que la laguna de Zumpango no se
desbordara sobre el lago de Texcoco y éste sobre la ciudad. Lamentablemente, aunque en
1607 se iniciaron los estudios necesarios para su construcción, distintos problemas técnicos
y burocráticos ocasionaron que las obras duraran casi 200 años; mientras tanto, en
septiembre de 1629, comenzó la “Gran Inundación” de la Ciudad de México.
Dicho año, la temporada de lluvias inició con fuertes precipitaciones que fueron elevando
los niveles de los lagos de Texcoco y México, hasta que se presentó la tormenta del 20 de
septiembre, que duró más de 36 horas continuas e inundó la mayor parte de la ciudad,
dejando a salvo únicamente parte de la isla de Tlatelolco y de la Plaza Mayor. La ciudad
estuvo bajo el desastre hasta 1635, año para el cual habían muerto, a causa de las
inundaciones y sus efectos, aproximadamente 30 000 indios y habían desalojado la ciudad
casi 20 000 familias españolas (DDF, 1975), que migraron principalmente hacia Puebla.
Cuando finalmente se terminaron las obras del Canal de Huehuetoca y el Tajo de
Nochistongo, la ciudad volvía a sufrir inundaciones cada vez más frecuentes. De nuevo se
propusieron distintas soluciones, hasta que en 1856 Francisco de Garay presentó un
proyecto que daría solución al desagüe del Valle de México. Aunque fue recibido con
entusiasmo, la situación política y económica del país no permitió su puesta en marcha de
forma inmediata. El proyecto fue olvidado hasta el inicio del gobierno imperialista; bajo el
cual fue completado y afinado en 1864; sin embargo, no fue hasta después de las
inundaciones de 1865, que el emperador Maximiliano designó a Garay como “Director
General del Desagüe del Valle de México” para dar solución temporal a las afectaciones de
ese año y para, posteriormente, encargarse de la construcción de su proyecto.

De este modo, en 1866 se inició la construcción del Gran Canal del Desagüe, una
impresionante obra hidráulica que en el proyecto original comenzaba en el lago de
Texcoco, contaba con una longitud de 39.5 km y culminaba con el Túnel de Tequixquiac,
de casi 10 km de largo. Esta obra fue inaugurada el 17 de marzo de 1900. Hoy en día, el
Gran Canal es uno de los conductos principales del sistema de drenaje superficial de la
ZMVM; su trazo definitivo inicia en San Lázaro, en el centro de la ciudad, y descarga en el
río El Salto, en el estado de Hidalgo, con una longitud de 47.5 km a superficie libre más el
túnel de 10 km.
Sin embargo, estas obras apenas tenían la capacidad adecuada para las condiciones de la
cuenca a principios del siglo XX, cuando la ciudad contaba con menos de medio millón de
habitantes. Desde entonces hasta 1925, el sistema de drenaje creció desordenadamente pero
funcionaba relativamente bien. En dicho año, debido a la ocurrencia de lluvias de gran
intensidad, nuevamente quedó bajo el agua una gran parte de la ciudad. Fue entonces
cuando se descubrió que los hundimientos del suelo de la ciudad, producto de la
explotación de los acuíferos, provocaban la pérdida de pendiente de los conductos del
drenaje, y por lo tanto, la disminución de su capacidad de desalojo.
El hundimiento y el crecimiento explosivo de la ciudad a partir de los años 30, obligaron a
la construcción de una gran cantidad de conductos para el sistema de drenaje. Asimismo, se
comenzaron las obras del sistema de presas de regulación que controla las avenidas
provenientes del poniente de la ciudad y las obras del segundo Túnel de Tequixquiac (que
se terminarían en 1954). Sin embargo, en los años 40 la situación ya era crítica: la ciudad
había duplicado su población en diez años y el hundimiento seguía causando severos daños
en los sistemas de abastecimiento de agua y de drenaje. Con el propósito de reducir los
encharcamientos e inundaciones se comenzó a entubar tramos de los ríos de la ciudad: el
Consulado, La Piedad, Tacubaya, Becerra, Los Morales y San Joaquín.
Con el fin de aliviar los niveles en los colectores y atarjeas, se inició la instalación de
plantas de bombeo en los colectores principales que descargaban en el Gran Canal. Estas
plantas se encontraban prácticamente listas para funcionar cuando ocurrieron las dos
grandes inundaciones de 1951, que afectaron a una gran parte de la ciudad durante varios
días.
Entre 1954 y 1958, la dirección General de Obras Hidráulicas del Departamento del
Distrito Federal formuló el “Plan General para resolver los problemas de hundimiento, las
inundaciones y el abastecimiento de agua potable de la Ciudad de México”, que
contemplaba, entre otras medidas: ampliar la red de colectores, el Interceptor del Poniente,
el Interceptor Central, la Planta de Bombeo Norte, el Colector y Planta de Bombeo de
Aculco y la ampliación de la red de drenaje.
Aunque todas estas obras habían logrado una gran mejora en la problemática del sistema de
drenaje de la ciudad y la mitigación de inundaciones, la ciudad continuaba hundiéndose a
gran velocidad, por lo que se comenzó a proponer la construcción de un drenaje tan
profundo que no fuera afectado por los hundimientos del suelo, cuyo plan definitivo fue

aprobado en 1967, año en el que también se inició su construcción. El Drenaje Profundo se
conforma de dos interceptores, el Oriente (10 km de longitud) y el Central (8 km de
longitud), ambos de 5 m de diámetro interior, 100 m3/s de capacidad y una profundidad de
30 a 50 m. Éstos confluyen en el Emisor Central (50 km de longitud), con un diámetro
interior de 6.5 m y una capacidad de 200 m3/s, su profundidad mínima es de 50 m y la
máxima de 237 m. Cabe destacar que esta obra inicia en la Ciudad de México, pasa por el
estado de México y termina en el estado de Hidalgo.
A pesar de la magnitud de las obras del drenaje profundo, a inicios del siglo XXI,
nuevamente el sistema de drenaje de la ciudad se encontraba en un punto crítico. El
aumento de la población, que casi se duplicó desde la inauguración del Emisor Central, el
hundimiento de la ciudad y la pérdida de capacidad del sistema en general por diversas
circunstancias, obligaron a la búsqueda de una nueva solución que proporcionara seguridad
a los 20 millones de habitantes de la ZMVM.
Por ello, se concibió la construcción de otra salida artificial de la cuenca: el Túnel Emisor
Oriente (TEO). Un túnel de 62 km de longitud, desde el cruce de río de Los Remedios con
el Gran Canal del Desagüe, hasta una planta que se construiría en el municipio de
Atotonilco de Tula, Hidalgo; con 55 lumbreras; una profundidad de 55 a 150 m y 7.5 m de
diámetro.
Esta gran obra de la ingeniería mexicana, inició su construcción en 2008 y se planeaba
terminar en 2012; no obstante, el túnel aún se encuentra en construcción. Se estima que la
obra será terminada en 2018.
Por otra parte, actualmente se encuentra en construcción el Nuevo Aeropuerto de la Ciudad
de México, dentro de la Zona Federal del Lago de Texcoco. En consecuencia, diversas
obras se encuentran en planeación, diseño o construcción, con el fin de proteger al nuevo
aeropuerto, sanear los ríos del oriente y proporcionarle mayor capacidad al sistema de
drenaje de la ciudad, entre ellas están: el sistema de colectores de los ríos de oriente, las
lagunas de regulación de los mismos, el Túnel Chimalhuacán, el Túnel Churubusco
Xochiaca y el Túnel Dren General del Valle.

3. SITUACIÓN ACTUAL
3.1. Funcionamiento general del sistema
Debido a la topografía propia de la cuenca, el escurrimiento natural dentro de la ZMVM es,
en general, de poniente a oriente y de sur a norte; razón por la cual, al planear el sistema de
drenaje profundo, se concibió la construcción de conductos con trazos sensiblemente
paralelos que van de sur a norte y que captan los escurrimientos del poniente y del oriente.
Lo anterior dio origen al Interceptor del Poniente (IP), Interceptor Centro Poniente (ICP),
Interceptor Central (IC) e Interceptor Oriente (IO). Siguiendo el mismo principio,
actualmente se encuentra en diseño el Túnel Dren General del Valle (TDGV), que será
también un conducto profundo, localizado en el límite de la ZMVM con la Zona Federal
del Lago de Texcoco; es decir, el extremo oriente de la ciudad.
Además de los conductos mencionados, existen otros no menos importantes que, en
conjunto con las plantas de bombeo, presas, lagunas de regulación y un gran número de
estructuras de control, canalizan los caudales hasta las cuatro salidas artificiales de la
cuenca: Emisor del Poniente (EP), Gran Canal del Desagüe (GCD), Emisor Central (EC) y
Túnel Emisor Oriente (TEO), este último aún en proceso de construcción (Figura 2).
Figura 2. Actual sistema de drenaje de la Ciudad de México.

3.2. Descripción del sistema estructural
El sistema de drenaje de la Ciudad de México no es complejo únicamente en su
infraestructura, sino también en su administración y operación. La interconexión que existe
entre la mayoría de los elementos del sistema de drenaje, aunada a su extensión, provoca
que su manejo requiera de la operación coordinada de distintas instituciones; dado que aún
no existe un organismo en operaciones que gestione, por completo y de forma integral, el
agua de la cuenca del Valle de México.
Por ejemplo, en cuanto al abastecimiento de agua potable, su gestión se divide de acuerdo
con su procedencia; de este modo, el sistema Lerma es administrado por el Gobierno de la
Ciudad de México, a través del Sistema de Aguas de la Ciudad de México (SACMEX);
mientras que el sistema Cutzamala es administrado por la Comisión Nacional del Agua
(Conagua), a través del Organismo de Cuenca Aguas del Valle de México (OCAVM); por
otra parte, existen otros sistemas operados por SACMEX, Conagua, la Comisión de Aguas
del Estado de México (CAEM) y otros órganos municipales.
En este sentido, para lograr un eficiente desalojo de las aguas, debe intervenir el personal
técnico del SACMEX, de la CAEM y de la Conagua; los dos primeros, debido a la
localización y extensión del sistema y, la última, por ser la entidad responsable del manejo
de las aguas que transitan por cauces naturales, presas o lagunas de regulación, las cuales
son propiedad de la nación.
Las acciones y competencias de las instituciones que intervienen en el manejo del sistema
de drenaje de la Ciudad de México se encuentran definidas por distintas leyes. Por su parte,
la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, en su artículo 115, apartado III,
establece:
“III. Los Municipios tendrán a su cargo las funciones y servicios públicos siguientes:
a) Agua potable, drenaje, alcantarillado, tratamiento y disposición de sus aguas
residuales…
…Los Municipios, previo acuerdo entre sus ayuntamientos, podrán coordinarse y
asociarse para la más eficaz prestación de los servicios públicos o el mejor ejercicio de las
funciones que les correspondan. En este caso y tratándose de la asociación de municipios
de dos o más estados, deberán contar con la aprobación de las legislaturas de los estados
respectivos. Así mismo cuando a juicio del ayuntamiento respectivo sea necesario, podrán
celebrar convenios con el estado para que éste, de manera directa o a través del
organismo correspondiente, se haga cargo en forma temporal de algunos de ellos, o bien
se presten o ejerzan coordinadamente por el estado y el propio municipio”.
Por otro parte, el artículo 122 estipula:
“La Ciudad de México es una entidad federativa que goza de autonomía en todo lo
concerniente a su régimen interior y a su organización política y administrativa”.

Dentro del mismo artículo, el apartado C dicta:
“C. La Federación, la Ciudad de México, así como sus demarcaciones territoriales, y los
Estados y Municipios conurbados en la Zona Metropolitana, establecerán mecanismos de
coordinación administrativa en materia de planeación del desarrollo y ejecución de
acciones regionales para la prestación de servicios públicos, en términos de la ley que
emita el Congreso de la Unión.
Para la eficaz coordinación a que se refiere el párrafo anterior, dicha ley establecerá las
bases para la organización y funcionamiento del Consejo de Desarrollo Metropolitano, al
que corresponderá acordar las acciones en materia de asentamientos humanos; protección
al ambiente; preservación y restauración del equilibrio ecológico; transporte; tránsito;
agua potable y drenaje; recolección, tratamiento y disposición de desechos sólidos, y
seguridad pública.
La ley que emita el Congreso de la Unión establecerá la forma en la que se tomarán las
determinaciones del Consejo de Desarrollo Metropolitano, mismas que podrán
comprender:
a) La delimitación de los ámbitos territoriales y las acciones de coordinación para la
operación y funcionamiento de obras y servicios públicos de alcance metropolitano;
b) Los compromisos que asuma cada una de las partes para la asignación de recursos a
los proyectos metropolitanos; y
c) La proyección conjunta y coordinada del desarrollo de las zonas conurbadas y de
prestación de servicios públicos.”
Con base en lo anterior y con el fin de aumentar la efectividad del sistema de drenaje, desde
hace años se han creado distintos órganos y convenios entre los gobiernos Federal, de la
Ciudad de México y del estado de México. En la Tabla 1 se presenta un resumen de éstos,
en el que se menciona en qué fecha fueron creados, qué instituciones participaron o
participan y cuáles son sus principales objetivos.

Tabla 1. Órganos y convenios establecidos para la administración y operación del sistema de drenaje de la Ciudad de México.
ÓRGANO/CONVENIO
FECHA DE
CREACIÓN
INSTITUCIONES
INVOLUCRADAS
OBJETIVOS
Comisión del Agua y
Drenaje del Área
Metropolitana
(CADAM)
27 de junio de 1994
Gobierno del
Distrito Federal,
gobierno del estado
de México y
Conagua.
 Establecer en el ámbito de sus respectivas competencias la
coordinación en la planeación, construcción, operación,
mantenimiento, desarrollo y transferencia de caudales de agua
potable, residual, pluvial y tratada de los sistemas hidráulicos
en el área metropolitana del servicio regional del Distrito
Federal y en municipios conurbados mexiquenses.
Fideicomiso 1928
(F1928)
25 de febrero de
1997
Gobierno del
Distrito Federaly
del estado de
México
(fideicomitentes) a
través de la
Conagua. Banco
Nacional de Obras y
Servicios Públicos
(fiduciario).
 Apoyar el proyecto de saneamiento y así instrumentar la
organización institucional que se requiere.
Coordinación General de
Asunto Metropolitanos
(CGAM)
Septiembre de 1997
Gobierno del
Distrito Federaly
del estado de
México.
 Coordinar los trabajos de las comisiones metropolitanas de las
dependencias, organismos auxiliares, fideicomisos
públicos y órganos de la administración pública estatal.
Secretaría de Desarrollo
Metropolitano
(SEDEMET)
Diciembre de 2001
Gobierno del estado
de México.
 Sustituir a la CGAM.
 Promover, coordinar y evaluar, en el ámbito del territorio del
Estado de México, las acciones y programas orientados al
desarrollo armónico y sustentable de sus zonas metropolitanas.
Fondo Metropolitano
(FM). Un respiro para las
áreas metropolitanas del
país
2006
Zonas
metropolitanas del
Vale de México,
Guadalajara y
Monterrey.
 Apoyar proyectos destinados al mejoramiento de las principales
zonas metropolitanas del país, los cuales deben incorporar un
análisis costo-beneficio; contar con estudios de impacto
metropolitano, económico, social y ambiental; ser viables y
sustentables y ser resultado de la planeación del desarrollo regional
y urbano.

Tabla 1 (continuación). Órganos y convenios establecidos para la administración y operación del sistema de drenaje de la Ciudad de México.
ÓRGANO/CONVENIO
FECHA DE
CREACIÓN
INSTITUCIONES
INVOLUCRADAS
OBJETIVOS
Protocolo de
Coordinación para la
operación conjunta para
la temporada de lluvias
de 2013 para el Sistema
Hidrológico del Valle de
México
14 de mayo de
2013
Conagua y los
gobiernos del
Distrito Federaly
del estado de
México. Instituto de
Ingeniería de la
UNAM (como
invitado de la
Conagua).
 Encontrar los mejores mecanismos de operación del Sistema
Hidrológico del Valle de México.
 Se estableció el compromiso de observar lo acordado y dar un
cumplimiento obligatorio a las instrucciones que se tomen a través
de un Comité Técnico en el que participan los representantes de
las partes,el Instituto de Ingeniería (como invitado permanente de
la CONAGUA) y los invitados que se estimen necesarios.
 Definir las estructuras relevantes en la operación conjunta del
sistema; así como establecer los criterios de definición de las
diferentes condiciones para la operación del sistema y la propia
operación de las estructuras.
Convenio para la
instalación de la
Comisión Metropolitana
de Drenaje
24 de junio de 2014
Gobiernos del
Distrito Federal, del
estado de México y
gobierno Federal(a
través de la
Conagua). Instituto
de Ingeniería de la
UNAM (como
autoridad técnica).
 Creación de un Comité Técnico integrado por un representante de
cada una de las partes,así como por el Instituto de Ingeniería de la
UNAM.
 Realizar el manejo integrado, continuo y coordinado del drenaje de
la ZMVM. En este sentido, promover, orientar acciones, dar
seguimiento y evaluar los acuerdos de coordinación entre los
diferentes niveles de gobierno, así como crear sistemas y
mecanismos administrativos, técnicos y financieros que aseguren
una coordinación permanente de las partes.
 Planear,operar, mantener y conservar de manera coordinada la
infraestructura metropolitana para el desalojo de avenidas y
corrientes pluviales, contenida dentro del "Protocolo de operación
conjunta para la atención de fenómenos hidrometeorológicos en la
zona metropolitana".

3.3. Descripción del sistema funcional
Como se mencionó en el capítulo 2, la localización de la Ciudad de México, en la zona más
baja de una cuenca endorreica, así como la ocurrencia de intensas lluvias que generaron
inundaciones catastróficas a lo largo de toda su historia, llevaron a la construcción de
grandes obras hidráulicas, como el Gran Canal del Desagüe, el Emisor del Poniente, el
Drenaje Profundo y el Túnel Emisor Oriente (aún en construcción).
Estas obras representan la base de la infraestructura que protege a la ZMVM de la constante
amenaza de inundarse. Por otro lado, estas superestructuras se complementan con un
complejo sistema compuesto por cauces, canales, colectores, túneles semiprofundos y
profundos, plantas de bombeo, presas y lagunas de regulación, así como un sinnúmero de
estructuras de captación y control. Es por ello que el sistema de drenaje de la Ciudad de
México es uno de los más complejos a nivel mundial, en todos los aspectos.
En este sentido, el funcionamiento del sistema se separa básicamente en dos condiciones:
en época de estiaje y en temporada de lluvias.
3.3.1. Funcionamiento del sistema en época de estiaje
Se emplean todos los sistemas de colectores y plantas de bombeo que descargan a los
cauces, canales y conductos superficiales que conducen las aguas hasta el GCD y el EP.
Esta operación permite que, durante el estiaje de cada año, sea posible dar el mantenimiento
preventivo y correctivo que requieren los túneles profundos y sus correspondientes
captaciones, estructuras de control y de derivación para su correcta operación.
Es importante mencionar que los caudales desalojados por el GCD y el EP alimentan a
algunos de los distritos de riego que se localizan fuera de la ciudad, por lo que, aun cuando
resulta costoso el bombeo de las aguas para sacarlas de la cuenca por superficie, también
es necesaria esta operación para mantener la producción de alimentos que se consumen
tanto en la ciudad, como en otras regiones del país.
3.3.2. Funcionamiento del sistema en temporada de lluvias
Utiliza principalmente el sistema de drenaje profundo y el sistema de presas del poniente,
así como los lagos y lagunas de regulación (ubicadas en el sur, norte y oriente de la ciudad).
Con esta operación, la salida de las aguas se realiza mediante el EP y el EC; sin embargo,
cuando los conductos antes mencionados se ven comprometidos en su operación, se utiliza
como apoyo el GCD y todos los elementos del sistema superficial.
En el corto plazo se tendrá en operación el TEO, con el que se alternará la operación del
desagüe de la cuenca a través del sistema profundo, utilizando en algunas ocasiones el EC y
en otras el TEO.

3.4. Protocolo de operación conjunta
Debido a que el sistema de drenaje de la ciudad es combinado (se emplea tanto para las
aguas residuales, como para las pluviales), resulta que para el desalojo de aguas servidas es
tan robusto, que su operación en época de estiaje no representa ningún problema; sin
embargo, los escurrimientos de la temporada de lluvias, sí evidencian un riesgo latente de
falla o inundaciones, principalmente en las zonas más bajas de la ciudad.
Por lo anterior, durante todo el año y principalmente en temporada de lluvias, los equipos
de operación tanto del SACMEX y de la CAEM, como de la Conagua, se mantienen en
constante comunicación para lograr desalojar los escurrimientos con la mayor eficiencia
posible, y así evitar o mitigar daños en la infraestructura, en el equipamiento urbano y,
especialmente, en la población y sus bienes.
Como se menciona en la Tabla 1, a partir del Convenio para la instalación de la Comisión
Metropolitana de Drenaje, surgió la necesidad de conciliar el Protocolo de operación
conjunta para la atención de fenómenos hidrometeorológicos en la zona metropolitana (al
que en adelante se hará referencia en este documento como Protocolo). Éste es el
documento oficial que define, de manera concreta y precisa, el momento y la manera en
que se deben operar las 26 estructuras estratégicas del sistema de drenaje y supone tres
condiciones:
1) Sin lluvia o con lluvia ligera.
2) Con lluvia importante.
3) Vaciado del sistema.
Cabe aclarar que el Protocolo se revisa y, si es necesario, se actualiza con cierta
periodicidad; asimismo, se modifica de manera extraordinaria, cada vez que se encuentra
una mejor manera de operar el sistema o cuando éste sufre modificaciones importantes.
3.4.1. Estructuras y conductos involucrados
La condición más importante del protocolo es la que rige la operación del sistema en
temporada de lluvias; por lo que se determinó, con base en la experiencia de operación, que
dentro del sistema existen 26 estructuras estratégicas que deben operarse de forma
coordinada para lograr un adecuado desalojo de las aguas. Dichas estructuras se ubican en
distintas zonas de la ciudad y son las siguientes:
En la zona poniente:
1. Compuertas del Vaso del Cristo hacia el río de Los Remedios.
2. Planta de Bombeo (PB) Río Hondo.
3. Compuertas del Semiprofundo Río San Javier al Interceptor Centro Poniente.
4. Emisor Poniente.
5. Compuertas sobre el río de Los Remedios para derivar al Vaso Fresnos.

6. Compuertas sobre el río de Los Remedios para derivar al Vaso Carretas.
7. Compuertas de Captación de los ríos de Los Remedios y Tlalnepantla hacia el
Interceptor Central.
8. Compuertas del Sistema de Presas del Poniente.
9. Compuertas de la derivadora San Andrés al río Tlalnepantla.
En la Zona oriente (Dren General del Valle):
10. Planta de Bombeo Churubusco Lago y Compuertas de Captación del río
Churubusco hacia el Interceptor Oriente Sur (PB Zaragoza).
11. Compuertas en Salida Sur de la Laguna de Regulación Horaria.
12. Planta de Bombeo Casa Colorada Superficial.
13. Planta de Bombeo Casa Colorada Profunda.
14. Compuertas sobre el Dren General.
15. Compuertas para desfogue de la Laguna Casa Colorada al Dren General.
16. Compuertas para desfogar la Laguna Casa Colorada a la Laguna Texcoco.
17. Compuertas para desfogue de la Laguna Casa Colorada al Túnel Interceptor Río de
Los Remedios.
18. Planta de Bombeo Canal de Sales (Cárcamos 1, 2 y 3).
19. Túnel Interceptor Río de Los Remedios y sus descargas.
20. Sistema Río de la Compañía (Túnel).
21. Sistema Río de la Compañía (Cajón de estiaje).
En la zona centro (Gran Canal):
22. Compuertas de Obra de Toma Gran Canal (El Coyol).
23. Planta de Bombeo Gran Canal Km 11+600.
24. Planta de Bombeo Gran Canal Km 18+500.
25. Planta de Bombeo El Caracol.
26. Túnel Emisor Oriente y sus descargas.
La ubicación de las 26 estructuras puede observarse en la Figura 3.

Figura 3. Ubicación de las estructuras cuya operación se encuentra definida en el Protocolo de operación conjunta.
3.4.2. Red de monitoreo de lluvia
En la ZMVM existe una red de estaciones pluviográficas, distribuidas estratégicamente, en
las cuales se registran las lluvias que se presentan en la urbe. Estas estaciones se encuentran
desde hace muchos años en operación continua y están ligadas a un sistema de monitoreo
en tiempo real. Los datos registrados son transmitidos a un centro de control donde se
almacenan, y desde éste, se envían a ciertas terminales de cómputo, en las que pueden ser
consultados por el personal técnico y directivo del SACMEX y OCAVM.
Con esta red de monitoreo es posible contar con datos históricos de alturas de precipitación,
así como conocer la distribución temporal y espacial de cada tormenta que se presenta en el
valle. Los datos registrados son utilizados para distintos fines; uno de ellos, es calcular
curvas de igual altura de precipitación (isoyetas); otro, es calcular, con base en lluvias
reales, hidrogramas útiles para el diseño de nuevos conductos o estructuras y para la

revisión de la capacidad de la infraestructura existente; asimismo, estos datos sirven para
conocer la distribución temporal y espacial de las lluvias.
De los estudios que se han realizado a partir de esta información, se ha determinado cuál es
la altura y la duración de una lluvia que pone en peligro el sistema principal de drenaje; es
decir, su intensidad. De esta forma se detectó que una lluvia generalizada en el valle, con
una altura promedio de 8 mm precipitados en 6 horas o menos, puede provocar
desbordamientos o fallas importantes en conductos o estructuras.
Con base en lo anterior, el parámetro que determina la aplicación del Protocolo es la
intensidad de lluvia; es por ello que ésta se monitorea en tiempo real, a través de 29
estaciones de la red de la ZMVM, seleccionadas por su posición estratégica.
En la Figura 4 se muestra la ubicación de las 29 estaciones monitoreadas para la aplicación
del Protocolo; mientras que en la Tabla 2 se enlistan, junto con su nombre y coordenadas
geográficas.
Figura 4. Ubicación de las estaciones que determinan la aplicación del Protocolo de operación conjunta.

Tabla 2. Estaciones pluviográficas empleadas para la aplicación del Protocolo de operación conjunta.
Clave Nombre Longitud Latitud
1 Chalmita -99.14664 19.55051
2 Remedios -99.15546 19.51343
3 Lindavista -99.12073 19.49036
4 Coyol -99.08927 19.48315
5 Generadora 101 -99.09818 19.4574
6 Rosario -99.18628 19.51028
7 C. Mecoaya -99.18597 19.48694
8 Nueva Santa María -99.16362 19.46747
10 Tizoc -99.1706 19.43827
11 G.D.F. -99.13216 19.42984
12 M. Carrillo -99.13362 19.40159
13 López Mateos -99.0691 19.41942
14 CH. Lago -99.04779 19.44081
15 Triángulo -99.21004 19.39888
18 Universidad -99.18052 19.34543
19 Radiocomunicación -99.16765 19.39865
20 Municipio Libre -99.12703 19.36447
27 Xotepingo -99.14154 19.32603
28 Aculco -99.10146 19.3788
29 Unidad Ejercito de Oriente -99.03782 19.37916
30 Cerro de la Estrella -99.07481 19.33437
34 Viaducto Tlalpan -99.19231 19.29375
35 Villa Coapa -99.12758 19.28414
36 San Pedro Mártir -99.17146 19.26184
40 Oficina Gerencia de Aguas del Valle de México -99.0982 19.31751
45 Vaso del Cristo -99.21312 19.50963
50 100 metros -99.13719 19.46843
51 Tanque Peñón -99.08478 19.43963
52 Ciudad Deportiva -99.09612 19.40708
3.4.3. Criterios de aplicación
El Protocolo considera tres condiciones de operación de las estructuras estratégicas del
sistema de drenaje:
“Condición 1: sin lluvia o con lluvia ligera
Corresponde a los días donde no se presentan lluvias en la ZMVM, o bien, éstas son muy
ligeras.

Condición 2: con lluvia importante
Se considera esta condición si se cumple cualquiera de los siguientes supuestos:
 Cuando la lluvia promedio en las 29 estaciones pluviográficas seleccionadas
(Figura 4 y Tabla 2), sea mayor o igual a 8 mm, acumulados en las últimas 6 horas.
 Cuando los niveles alcanzados en el Drenaje Profundo sean alguno de los dos
siguientes:
1. Lumbrera “0” del Emisor Central tenga tirantes de 6.50 m o más
2. Simultáneamente se alcancen tirantes de:
a) 5.0 m o más en la Lumbrera 6 del Interceptor Central
b) 5.0 m o más en la Lumbrera 8 del Interceptor Oriente
c) 5.0 m o más en la Lumbrera 6 del Interceptor Oriente Sur
d) 4.0 m o más en la Lumbrera 5 del Interceptor Centro Poniente
Condición 3 (Vaciado del sistema)
Esta condición se presenta cuando la lluvia (intensa) ya ha cesado o ha disminuido su
intensidad, los niveles del Drenaje Profundo están descendiendo y las lumbreras indicadas
en la condición 2 presenten niveles menores a 8.0 m”.
Dado que estas tres condiciones dependen del cálculo de la lluvia media y de las
condiciones del Drenaje Profundo, SACMEX, CAEM y Conagua, son responsables de
realizar los análisis y cálculos necesarios para el establecimiento de cualquiera de las tres
condiciones de operación del Protocolo.
Por otra parte, el protocolo también considera que:
"En caso de pronosticarse una tormenta severa, la Coordinación General del Servicio
Meteorológico Nacional está encargada de emitir el correspondiente aviso, con al menos
tres horas de anticipación al evento. Cuando este aviso sea emitido, SACMEX, CAEM y
Conagua deben verificar que los cuerpos de regulación del sistema estén vacíos o en
proceso de vaciado, para que al momento de incidir la lluvia se encuentren en las mejores
condiciones de capacidad de regulación. Lo anterior puede realizarse de manera más
eficiente con el apoyo de las plantas de bombeo: El Caracol, para vaciar el sistema a
través del Gran Canal del Desagüe, y Casa Colorada Profunda, para el drenado de la
Laguna Casa Colorada a través de su derivación al Túnel Interceptor Río de los Remedios
(TIRR)”.

3.4.4. Observaciones
Los criterios dictados por el Protocolo, sin duda han sido de gran utilidad y han reducido en
gran medida el peligro de desbordamiento de conductos o fallas de la infraestructura, así
como afectaciones a las personas y sus bienes; sin embargo, estos lineamientos son
susceptibles de mejorarse.
En primer lugar, éste plantea que la operación para la condición de lluvia importante
(Condición 2) debe iniciar cuando la lluvia promedio, registrada en las 29 estaciones
pluviográficas observadas, sea igual o mayor a 8 mm, acumulados en las últimas 6 horas de
la tormenta.
Este criterio de aplicación ha dado buenos resultados; sin embargo, el criterio no distingue
si, por ejemplo, la lluvia está concentrada en el poniente mientras que en el oriente no se
registra precipitación. En este caso, para alcanzar los 8 mm de lluvia promedio y detonar la
aplicación del Protocolo para lluvias importantes, sería necesario que en el poniente la
altura de precipitación fuera mucho mayor. Esto implica, además, que se corre el riesgo de
no alcanzar el promedio que detonaría la operación para lluvias importantes; es decir, al no
alcanzar los 8 mm de lluvia media, por ausencia de precipitaciones en otras zonas, podría
no detonarse el Protocolo para lluvias importantes aun cuando la infraestructura en el
poniente se encuentre totalmente rebasada en su capacidad, con la posible consecuencia de
causar daños a la infraestructura y a la población de la zona.
Por otro lado, si bien es cierto que ya está estudiado y comprobado que una lluvia de 8 mm
sobre la ZMVM provoca problemas en el sistema principal de drenaje y, por lo tanto, esta
altura de lluvia detona la aplicación del Protocolo bajo la condición de lluvia importante,
también es cierto que existe una diferencia considerable en la distribución temporal de la
lluvia; es decir, ni la altura de lluvia máxima ni el volumen de agua precipitado es el mismo
para una lluvia que acumula 8 mm en una hora, que la altura máxima y el volumen
precipitado de una lluvia que los acumula en 6 horas.
Para explicar lo anterior, es necesario mencionar que antes de la realización del Plan
Maestro de Drenaje para la Ciudad de México 1994-2010, el Instituto de Ingeniería de la
Universidad Nacional Autónoma de México (IINGEN-UNAM) ya había estudiado las
características históricas de la lluvia. Realizó un análisis estadístico de varias tormentas con
características similares, mediante el cual se determinó que las lluvias con duraciones de 6
horas o más son las que normalmente comprometen el adecuado funcionamiento hidráulico
del sistema. Atendiendo a lo anterior, y observando que esas lluvias tienen una distribución
en el tiempo sensiblemente similar, se construyó un hietograma que distribuye la lluvia en 8
barras, cada una de las cuales tiene asociado un porcentaje del total de la lluvia que
corresponde a la distribución temporal característica de las lluvias que se presentan en la
zona metropolitana (Figura 5).

Figura 5. Hietograma para una tormenta con duración mayor a 6 horas para el Valle de México
Con base en el hietograma descrito y conociendo que la condición de lluvia importante del
Protocolo se activa cuando la lluvia promedio alcanza los 8 mm acumulados en las últimas
6 horas, se obtuvieron las alturas de precipitación que asegurarían la activación del
Protocolo. Para ello se consideró que los 8 mm de lluvia se pueden acumular en tiempos
diferentes: 1, 2, 3, 4, 5 o 6 horas.
De este modo, la primera tormenta, nombrada 8-1, acumularía los 8 mm en la barra inicial
y estos corresponderían al 12.20% de la lluvia; considerando lo anterior, se obtuvieron los
valores de precipitación que tendrían las barras restantes, de acuerdo con sus porcentajes
correspondientes; finalmente, se sumó la altura de cada barra para obtener la altura de
precipitación total de esta tormenta. La siguiente tormenta, 8-2, implicaría que los 8
milímetros de lluvia se acumularan en las barras 1 y 2, los cuales corresponderían al 50.0%
de la lluvia total. De igual forma, se estimaron las tormentas 8-3, 8-4, 8-5 y 8-6.
En la Tabla 3 se presenta un resumen del cálculo de la precipitación correspondiente a cada
barra del hietograma para cada tormenta, así como la altura de lluvia (hp) total. Las celdas
en azul representan aquellas cuya suma da como resultado 8 mm de lluvia, para cada
tormenta. Las celdas en gris representan aquellas que acumulan 8 mm en más de 6 horas.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
1 2 3 4 5 6 7 8
12.20%
37.80%
22.20%
8.80%
5.70% 4.80% 4.50%
4.00%
Porcentajedelluvia
Barras del hietograma

Tabla 3. Cálculo de tormentas de d = 8 h, que acumulan 8 mm en 1, 2, 3, 4 5 y 6 mm.
TORM.
BARRA DEL HIETOGRAMA % DE
LLUVIA
= 8 mm
hp total
(mm)
1 2 3 4 5 6 7 8
0.122 0.378 0.222 0.088 0.057 0.048 0.045 0.040
8-1 8.00 24.79 14.56 5.77 3.74 3.15 2.95 2.62 12.20 65.57
8-2 1.95 6.05 3.55 1.41 0.91 0.77 0.72 0.64 50.00 16.00
8-3 1.35 4.19 2.46 0.98 0.63 0.53 0.50 0.44 72.20 11.08
8-4 1.20 3.73 2.19 0.87 0.56 0.47 0.44 0.40 81.00 9.88
8-5 1.13 3.49 2.05 0.81 0.53 0.44 0.42 0.37 86.70 9.23
8-6 1.07 3.30 1.94 0.77 0.50 0.42 0.39 0.35 91.50 8.74
8-7 1.02 3.15 1.85 0.73 0.48 0.40 0.38 0.33 96.00 8.33
8-8 0.98 3.02 1.78 0.70 0.46 0.38 0.36 0.32 100.00 8.00
Es importante observar que, de acuerdo con los hietogramas calculados, la tormenta que
acumula una altura de precipitación de 8 mm en 1 hora, genera un total de 65.57 mm;
mientras que la tormenta que acumula los mismos 8 mm en 6 horas, produce una altura de
precipitación total de 8.74 mm.
De lo anterior se concluye que sí es importante considerar en qué tiempo se precipitan los 8
mm de lluvia que detonan la operación del Protocolo para lluvias importantes; dado que,
además, el volumen escurrido que genera la tormenta de 8 mm en 1 hora, es mucho mayor
que el que se genera en el caso de la lluvia de 8 mm acumulados en 6 horas. Por lo tanto, el
gasto pico que genera la lluvia 8-1, es del orden de cuatro veces mayor que la tormenta del
segundo caso; esta situación impacta directamente en la capacidad de desalojo con que
cuenta el sistema. Es por ello, que tormentas de alta intensidad y corta duración, saturan
rápidamente el sistema secundario provocando encharcamientos, mientras que tormentas de
baja intensidad y larga duración, saturan peligrosamente el sistema principal poniendo en
peligro el desalojo de las aguas hacia afuera de la cuenca.

4. SISTEMAS AUTOMATIZADOS DE DRENAJE
4.1. Sistemas automáticos en otras ciudades
El avance de la tecnología y los sistemas computacionales ha permitido el desarrollo de los
instrumentos de medición hidrológicos y meteorológicos. En este sentido, algunas ciudades
alrededor del mundo han adoptado diversas tecnologías para mejorar la gestión de sus
recursos hídricos.
Por ejemplo, París, Francia, ha venido desarrollando el proyecto GAASPAR (Gestion
Automatisée de l’Assainissement de Paris, es decir, Gestión Automatizada del Drenaje de
París) desde 1991. Este proyecto se creó con el propósito de proteger al río Sena y
minimizar la contaminación del ambiente con aguas residuales; además de gestionar de
forma dinámica los caudales, con el fin de disminuir los problemas de los vertedores de
tormenta y la falta de capacidad de la red de drenaje en temporada de lluvias.
El proyecto cuenta con dos niveles: el local, constituido por las estaciones locales instaladas
en la red, y el nivel central, que concentra y analiza la información. Para el nivel local se
requirió contar con dispositivos de control automatizados (compuertas y bombas) y la
instrumentación necesaria para conocer el estado del sistema de drenaje en tiempo real y de
manera continua, a través de la medición de los niveles del agua en los conductos
principales. En el puesto central, el operador controla el funcionamiento de las estaciones
locales, para lo cual cuenta con las herramientas de cálculo necesarias para evaluar el
funcionamiento de la red, en cualquier momento. Adicionalmente, fue necesario disponer
de un sistema que permitiera pronosticar las lluvias y un sistema que evaluara el impacto de
distintas políticas de operación.
El puesto de control cuenta con personal que lo opera las 24 horas del día, los 365 días del
año. Otra medida fundamental, fue proporcionar un mantenimiento constante a todo el
equipo para garantizar su buen funcionamiento.
De este modo, mediante el proyecto GAASPAR se ha logrado: controlar la apertura de los
vertedores de tormenta para impedir descargas en el río Sena y así evitar inundaciones;
permitir la transferencia de los caudales excedentes de conductos saturados hacia
estructuras con mayor capacidad disponible y gestionar las estructuras de regulación.
Otro ejemplo es la ciudad de Medellín, Colombia, que aunque no cuenta con un sistema
automatizado en sí, ha desarrollado un sistema de alerta temprana, conformado por: una red
de estaciones climatológicas, sensores que miden niveles de agua, un radar meteorológico y
una cámara que toma una fotografía de la atmósfera cada minuto.
El sistema básicamente consiste en concentrar los datos en tiempo real en un centro de
control (Torre SIATA), donde son procesados para su posterior difusión a las autoridades
correspondientes, vía teléfono, internet y radio.

4.2. Avances en el sistema de drenaje de la ZMVM
En el caso de la ZMVM, las instituciones involucradas en el manejo de los recursos
hídricos han trabajado durante años para conservar e incrementar el número de estaciones
pluviográficas, rehabilitar y modernizar estaciones hidrométricas e instalar radares
meteorológicos.
Estas acciones tienen el propósito de conformar una red de monitoreo completa del Valle
de México, cuya información se pretende concentrar y procesar en un centro de control
único. El objetivo es que esta información sirva para alimentar un modelo de simulación
hidráulica que, en tiempo real, emplee los datos de la red para simular el funcionamiento
hidráulico esperado del sistema; de esta manera, se podrían detectar puntos críticos y buscar
a tiempo una política de operación que reduzca el peligro de falla o desbordamiento de las
estructuras.
Un objetivo más ambicioso es aumentar el margen de tiempo para actuar y operar
anticipadamente el sistema; para lo cual se contempla emplear la información generada por
los radares meteorológicos, que permiten localizar las zonas en las que se presentarán
precipitaciones y estimar sus magnitudes con varias horas de anticipación a la ocurrencia de
la lluvia. De este modo, se contaría con mayor tiempo para analizar el funcionamiento del
sistema de drenaje bajo diferentes condiciones de operación y para determinar cuál sería la
mejor política a implementar o identificar qué acciones inmediatas se requieren para
manejar y desalojar los escurrimientos de la forma más eficiente y segura para la población
y la infraestructura.
Por otra parte, para completar el sistema de control único, se considera la posibilidad de
automatizar la operación de las estructuras estratégicas del sistema. De este modo, con base
en los resultados de las simulaciones y las políticas de operación previamente definidas, se
enviarían de forma automática las señales de encendido y apagado a los equipos de
bombeo; así como las de apertura y cierre a las compuertas. Lo anterior implicaría un
estudio previo minucioso del funcionamiento del sistema de drenaje bajo diferentes
condiciones de lluvia, con el fin de analizar, evaluar y validar las políticas de operación del
Protocolo y, en su caso, las modificaciones.
4.3. Problemática de un modelo en tiempo real
Desde hace varios años, tanto autoridades del manejo del agua y drenaje, como
especialistas en el tema, han hablado de la conveniencia de automatizar el sistema de
drenaje por completo, ligando un modelo de simulación hidráulica a la predicción de la
lluvia a través del uso de radares o de los registros de las estaciones pluviográficas que se
utilizan para definir la aplicación del protocolo. En otras palabras, se busca tener un sistema
de drenaje que opere de forma similar al de París; que mediante el pronóstico de lluvias o
su medición en tiempo real, así como el conocimiento de los niveles en los principales

elementos del sistema, se pueda analizar su funcionamiento y operar de forma automática
desde un centro de control.
No obstante, aún no se ha logrado tener un sistema de medición de lluvia y de caudales que
sea cien por ciento estable y que cubra por completo tanto la ZMVM como las zonas altas
que la rodean. Tampoco se ha logrado instrumentar en su totalidad los elementos del
sistema de drenaje de manera que los datos obtenidos por sensores describan el estado del
mismo. Por lo tanto, aún no se cuenta con los medios para obtener, en tiempo real, los
datos suficientes para simular el funcionamiento hidráulico, ni para determinar con
anticipación la mejor política de operación, es decir, aquella que optimice el
funcionamiento del sistema en su conjunto.
Asimismo, hace falta un centro de control que reciba toda la información de lluvia,
escurrimientos y niveles; además de la infraestructura y recursos necesarios para el
procesamiento de dicha información, de manera que el sistema la ligue al modelo de
simulación hidráulica y que determine la correcta operación del sistema para que,
finalmente, envíe las instrucciones adecuadas a cada una de las estructuras y que éstas
operen de manera automática.
Como se mencionó anteriormente, la tendencia es contar con un sistema de drenaje
controlado de forma similar al de París; sin embargo, es necesario resaltar que las
condiciones de ambos sistemas de drenaje son completamente distintas. Entre las
principales diferencias están:
 La configuración topográfica e hidrológica. Mientras que el río Sena cruza la ciudad
de París por el centro y éste es un río de planicie tan grande y caudaloso que es
navegable, la Ciudad de México se encuentra en la zona más baja de una cuenca
endorreica, donde antiguamente se formaban cinco lagos que fueron desecados y
sus únicas salidas son artificiales.
 La población a la que sirven. El área metropolitana de París cuenta con una
población aproximada de 12.5 millones de habitantes; mientras que la ZMVM tiene
una población de más de 21 millones de habitantes.
 La extensión de la ciudad. El área metropolitana de París abarca alrededor de 3 000
km2, mientras que la ZMVM ocupa una superficie de casi 7 900 km2.
 Las condiciones geotécnicas. La Ciudad de México, al estar construida sobre un
terreno lacustre, cuenta con una particularidad importante: la subsidencia del suelo.
El sistema de drenaje superficial pierde capacidad año con año debido a la
velocidad de hundimiento del suelo, que en algunos sitios alcanza hasta los 40
cm/año. Esto obliga a complementar el sistema con grandes plantas de bombeo.
Estos factores hacen del sistema de drenaje de la Ciudad de México uno de los más
complejos del mundo, lo que dificulta la instrumentación, monitoreo, automatización y
evaluación en tiempo real de su funcionamiento.

5. MODELO CONCEPTUAL
En primer lugar, la implementación de un sistema automatizado y la creación de un centro
de control único, desde el cual se pueda manejar el sistema de drenaje de manera remota y
con datos tomados en tiempo real o pronosticados, llevará varios años; en segundo lugar,
para lograrlo será necesaria una inversión económica muy importante, tanto inicial, como
para su conservación y mantenimiento. Al considerar lo anterior, en este documento se
plantea un Modelo Conceptual menos complejo y costoso, que mejore y vuelva más
eficiente el manejo conjunto del drenaje de la ZMVM.
Con este Modelo Conceptual se pretende tener resultados similares, pero eliminando la
necesidad de instrumentar y automatizar inmediatamente el sistema de drenaje; así como la
de crear un centro de control en el que se reciba, procese y simule la información en tiempo
real. De modo que este sistema requeriría únicamente de la información proveniente de
radares meteorológicos, a partir de la cual se obtendría una lluvia estimada; o bien,
únicamente, del registro de alturas de precipitación de estaciones pluviográficas
monitoreadas en tiempo real. Esto último significa que, aun sin tener en operación y
calibrado un radar meteorológico, el sistema propuesto podría iniciar su operación
utilizando los registros de las estaciones pluviográficas con las que actualmente se cuenta.
Cabe mencionar que este sistema se apoyaría de los medios de comunicación que
actualmente se emplean para enviar instrucciones a campo sobre la operación de las
estructuras del drenaje.
La propuesta, en general, consiste en lo siguiente y se conforma de dos etapas:
1. Conformación de la base de datos. Crear una base de datos conformada por la
información y resultados de un gran número de simulaciones hidráulicas del
sistema de drenaje; las cuales se realizarían para distintas combinaciones de lluvias
(considerando su altura, duración y zona de incidencia) y de políticas de operación,
que podrían ser las definidas por el Protocolo o bien, considerando modificaciones a
éste que mejoren la eficiencia.
2. Uso de la base de datos. Al presentarse un evento de lluvia, consultar la base de
datos creada previamente para conocer el funcionamiento del sistema de drenaje
bajo las condiciones de la lluvia monitoreada en tiempo real o pronosticada, así
como la mejor política de operación para evitar desbordamientos, reduciendo así el
peligro de inundación.

5.1. Etapa 1: Modelación del sistema de drenaje de la ZMVM
5.1.1. Objetivos
 Emplear un modelo matemático para simular el funcionamiento del sistema
principal de drenaje de la ZMVM, bajo distintas condiciones de lluvia y políticas de
operación; de manera que sea posible detectar las lluvias que ponen en peligro de
desbordamiento al sistema de drenaje, los elementos críticos bajo dichas lluvias y la
mejor política de operación.
 En caso de que bajo la política definida actualmente por el Protocolo no se logre el
adecuado funcionamiento de todo el sistema, hacer las modificaciones,
simulaciones hidráulicas y análisis necesarios hasta encontrar la política que
reduzca al mínimo el peligro de inundaciones.
 Con los datos y resultados de todas las simulaciones elaboradas, crear una base de
datos para emplear en la Etapa 2.
5.1.2. Metodología
Se requiere construir un modelo matemático capaz de simular el funcionamiento del
sistema principal de drenaje de la Ciudad de México. Este modelo deberá poder ser
modificado para simular distintas lluvias y políticas de operación. Para ello se sugiere la
siguiente metodología:
1. Recopilar toda la información necesaria para la representación de las estructuras que
conforman el sistema principal de drenaje.
2. En el modelo de simulación hidráulica, ingresar la información recopilada en el
punto anterior, con el fin de armar un modelo que represente la infraestructura del
sistema de drenaje.
3. Realizar análisis hidrológicos para determinar las lluvias con mayor probabilidad de
ocurrencia en la Ciudad de México. Se considerarán tres tipos de lluvia:
- Lluvias generalizadas (en toda la ZMVM).
- Lluvias concentradas (considerando las zonas: poniente, oriente, centro, sur
y norte).
- Lluvias históricas que han causado problemas en el sistema de drenaje.
4. Calcular los hidrogramas de cuenca propia de las subcuencas de la Ciudad de
México (definidas previamente), para cada una de las lluvias definidas en el punto
anterior.
5. Armar un modelo para cada una de las condiciones de lluvia a simular.

6. En cada uno de los armados, y de acuerdo con las condiciones definidas en el
Protocolo, introducir las políticas de operación correspondientes a cada lluvia a
simular.
7. Una vez armados todos los modelos, realizar la simulación hidráulica de cada uno
de ellos.
8. Analizar los resultados obtenidos en cada armado; es decir, para cada combinación
de condición de lluvia y política de operación. Lo anterior, con el propósito de
detectar puntos críticos en el sistema de drenaje en cada una de las siumulaciones.
En este punto se pueden presentar dos condiciones:
- No se detecta ningún problema en el sistema de drenaje y, por lo tanto, la
política de operación definida en el Protocolo es adecuada y la lluvia no
compromete al sistema de drenaje.
- Se detectan conductos o estructuras cuyo funcionamiento se haya
comprometido bajo esa combinación de lluvia y política de operación.
9. En cualquiera de los dos casos anteriores, almacenar los resultados en la base de
datos: perfiles hidráulicos de las principales estructuras, hidrogramas transitados en
puntos estratégicos, tablas de resultados, etc.; acompañados con un documento que
describe las condiciones de lluvia y políticas de operación simuladas.
10. En caso de que se hayan detectado problemas en el sistema de drenaje, hacer las
modificaciones que se consideren pertinentes en el Protocolo, con el propósito de
encontrar una política de operación que evite inundaciones y fallas en el sistema.
11. Realizar la simulación con las políticas de operación modificadas; analizar los
resultados y determinar si mejora o no el funcionamiento del sistema de drenaje. Y
almacenar los datos.
12. Repetir el paso anterior hasta encontrar una política de operación que permita
desalojar los escurrimientos adecuadamente; o bien, hasta que se tengan los
suficientes argumentos técnicos para determinar que bajo la condición de lluvia
simulada no existe una política de operación que resuelva por completo el adecuado
funcionamiento del sistema. Si este último es el caso, definir cuál fue la mejor
política de operación e indicar que en este caso se tendrá que alertar a las
autoridades correspondientes para que prevean la atención al evento (Conagua,
SACMEX, CAEM, Protección Civil, etc.).
13. Organizar y estructurar la base de datos con los resultados e información recopilada
durante el proceso anterior.
Para aclarar el procedimiento a seguir en esta etapa del proyecto, se presenta la Figura 6,
que muestra el diagrama de flujo de las acciones a ejecutar para conformar la base de datos.

Figura 6. Diagrama de flujo para crear la base de datos conformada por resultados de simulaciones con lluvias teóricas e históricas (Etapa 1 del Modelo Conceptual).

5.1.3. Modelo de simulación hidráulica
A nivel global, existen distintos software que han sido concebidos para simular el
funcionamiento hidráulico de sistemas de drenaje de forma unidimensional; sin embargo,
no todos son capaces de simular sistemas tan complejos como el de la ZMVM o para ello
requerirían de demasiadas simplificaciones del sistema. Lo anterior se debe a que en éste se
presentan fenómenos transitorios en los que algunos conductos, que normalmente
funcionan a superficie libre, llegan a trabajar con carga hidráulica. En otras ocasiones,
algunos conductos principales tienen tramos tanto cerrados, como a cielo abierto. Así
también, la operación de estructuras especiales se realiza considerando la variación de los
niveles de la superficie libre del agua, como en el caso del arranque y paro de equipos de
bombeo o la apertura y cierre de compuertas en estructuras de control. Al combinar todas
las condiciones anteriores con un gran número de conductos y estructuras de diferentes
características donde todas están interconectadas, es difícil construir un modelo estable con
muchos de los programas que existen en el mercado, de los cuales, además, algunos no
están diseñados para resolver sistemas con todas estas características.
Todas esas características, geométricas, físicas y de operación, obligan a que el motor de
cálculo del modelo a utilizar sea lo más robusto posible; es por ello que la selección del
modelo de simulación hidráulica debe ser muy rigurosa.
Por otra parte, con el fin de conocer los posibles daños provocados por el desbordamiento
de un cauce o la falla de algún conducto o estructura, se debe buscar un programa que
permita ligar este modelo unidimensional a un modelo bidimensional, de manera que sea
posible definir las áreas, tirantes y velocidades del flujo, en el caso de inundaciones.
5.1.4. Representación del sistema de drenaje en el modelo
Definido el software a utilizar y con el fin de contar con las bases para la simulación
hidráulica, deben realizarse varias actividades, de las cuales la más demandante de tiempo y
especialistas es el armado del sistema de drenaje en el modelo; es decir, la representación
de los conductos y estructuras que lo conforman.
Esta actividad requiere de conocer todas las características geométricas de conductos, así
como las capacidades y niveles de operación de estructuras especiales. En el caso de los
conductos es necesario conocer: los parámetros que describan su geometría (diámetros,
anchos, altos, etc., según corresponda a la geometría del conducto), elevaciones de
plantillas y de terreno natural, ubicación de pozos, cajas de visita, lumbreras y sus
dimensiones. Si se trata de ríos y canales: secciones transversales, elevaciones de bordos,
elevaciones del fondo. Para plantas de bombeo: número de equipos instalados, capacidad
individual, elevaciones de arranque y paro. En estructuras de control o captaciones al
sistema profundo: tipos y dimensiones de compuertas, longitud y elevación de las crestas
vertedoras de emergencia. En presas y lagunas de regulación: dimensiones de obras de

toma, configuración topográfica del vaso, niveles de operación, longitud y elevación de la
cresta de los vertedores de excedencias.
Asimismo, es necesario conocer para cada elemento mencionado el material del que están
construidos, su antigüedad y, en el caso de canales y ríos, se requiere conocer su estado
físico. Todo lo anterior, con el objetivo de determinar su correspondiente coeficiente de
rugosidad, dato indispensable para calibrar el modelo y obtener los mejores resultados
durante las simulaciones hidráulicas.
Los datos antes mencionados, sólo se pueden obtener de la consulta de planos e informes
finales de proyectos ejecutivos o de planos de obra terminada; los cuales se localizan en las
bibliotecas y mapotecas del SACMEX, CAEM y Conagua. Cuando de algún elemento del
sistema no se cuenta con información en ninguna de las dependencias antes mencionadas,
ésta se debe obtener mediante el levantamiento topográfico directo en campo.
Cabe destacar que el armado de este modelo deberá ser actualizado sistemáticamente, por
un lado, debido a la subsidencia del suelo y, por el otro lado, con el fin de incorporar las
estructuras que hayan sido agregadas o modificadas en el sistema de drenaje.
Se debe considerar que, en la actualidad, los modelos hidráulicos funcionan con sistemas
georreferenciados, por lo que el armado del modelo debe referirse a coordenadas
geográficas (x, y); mientras que el valor de z, que representa la elevación de un punto, debe
estar referenciado a los niveles del sistema de Bancos de Nivel Oficial con que cuentan el
SACMEX, CAEM y Conagua. Esto último es absolutamente necesario, dado que para
correr y actualizar sistemáticamente el armado del modelo, es obligado utilizar siempre el
mismo sistema altimétrico; además, ésta es la única manera que existe para estimar las
variaciones de las elevaciones de los conductos. Lo anterior evita, en un alto porcentaje, la
necesidad de nivelar topográficamente las estructuras cada vez que se actualiza el modelo.
5.1.5. Análisis hidrológico y obtención de hidrogramas de entrada
Con el fin de tener una matriz robusta que contemple la mayoría de las lluvias con mayor
probabilidad de ocurrencia, se deberá realizar un análisis estadístico para determinar las
combinaciones de altura de precipitación, duración y zona de incidencia (generalizadas y
concentradas) que serán simuladas. Asimismo, se definirán las características de las lluvias
históricas (hp, d y zona de incidencia) con cuyo registro se cuente y que se conozca que
ocasionaron problemas en el sistema de drenaje.
De lo anterior, derivará una lista de lluvias que combinen distintas hp, d y zonas de
incidencia. Esas son las lluvias que serán simuladas en el modelo, por lo que será necesario
determinar hidrogramas de cuenca propia para cada una de las lluvias determinadas. Para
ello se debe contemplar que:

 En hidráulica urbana, la delimitación de las áreas de las cuencas de aportación está
directamente relacionada con la zona que drena o capta un cierto sistema de drenaje,
un conducto principal, una estructura especial o un cuerpo de regulación,
despreciando frecuentemente la topografía del sitio.
 La subdivisión de la cuenca depende, además, del régimen de lluvias; esto debido a
que la operación del sistema es completamente diferente en estiaje que durante la
época de lluvias. En el primer caso, el desalojo de las aguas se realiza por completo
mediante el sistema superficial; mientras que en temporada de lluvias las aguas son
desalojadas a través del sistema profundo, aunque, de ser necesario, se utiliza como
apoyo el sistema de regulación y de conductos superficiales.
 Aunque se ha establecido que el sistema de drenaje es bastante robusto para la
operación en época de estiaje y ésta no representa ningún problema, es necesario
recordar que también ocurren lluvias extraordinarias fuera de temporada que
deberán ser simuladas.
En la Figura 7 se muestra la división de la cuenca en 290 subcuencas, considerando la
operación en temporada de lluvias.
Figura 7. Subcuencas definidas para la operación en temporada de lluvias del drenaje de la ZMVM.

Lo anterior complica de manera importante el análisis hidrológico; dado que la mayoría de
las subcuencas no se encuentran dentro de una sola zona de influencia de las estaciones
pluviométricas (las cuales se determinan mediante polígonos de Thiessen). Lo que hace
necesario calcular los hidrogramas de cuenca propia utilizando las hp de cada uno de los
polígonos de influencia que se intersectan con el de la cuenca en sí y repetir este proceso
para el análisis de funcionamiento hidráulico de cada conducto del sistema.
5.1.6. Simulaciones hidráulicas
Con base en lo anterior, cada una de las simulaciones hidráulicas tendrá asociadas las
siguientes características de la lluvia en estudio:
 La altura de precipitación (hp).
 La duración (d).
 El área de incidencia.
 La política de operación asociada a dicha lluvia.
La política de operación se define por las características de la lluvia, de modo que, de
acuerdo con el Protocolo, puede corresponder a: la operación en estiaje; la operación sin
lluvia o con lluvia ligera; la operación con lluvia importante, ya sea la política definida por
el Protocolo o la que lo modifica; y, por último, la condición de vaciado.
Es importante recordar que para encontrar la política de operación que resuelva el adecuado
desalojo de las aguas, para ciertas características de lluvia, la hidrología se repite; no así, las
políticas de operación, dado que, éstas siguen un proceso iterativo en el que se modifican
hasta encontrar la combinación que resuelve de manera positiva el funcionamiento del
sistema de drenaje. Es decir, cada vez que se modifica una política de operación, se define
un nuevo modelo.
5.1.7. Análisis de resultados
Después de cada una de las simulaciones, es fundamental revisar los resultados: perfiles
hidráulicos, hidrogramas transitados en puntos estratégicos del modelo, hidrogramas en
estaciones de bombeo, velocidades de flujo y, en general, la capacidad de la infraestructura
para conocer, a priori, el funcionamiento hidráulico esperado. Del análisis de cada
simulación pueden resultar tres casos:
 La tormenta en análisis no provoca problemas en ningún conducto ni estructura
especial; entonces, se ratifica la política de operación empleada en dicha
simulación.

 La tormenta en análisis provoca problemas al menos en uno de los elementos del
sistema. En este caso, será necesario modificar la política de operación y realizar
una nueva simulación. Este proceso se repite hasta encontrar una política de
operación que elimine o disminuya el peligro de desbordamiento de los conductos o
mal funcionamiento de estructuras especiales.
 Si ya se realizaron suficientes simulaciones para argumentar técnicamente que no
existe una forma de operar el sistema que resuelva por completo el adecuado
desalojo de las aguas, se debe elaborar un documento que explique esta situación y
seleccionar de todas las simulaciones realizadas, aquella que reduzca el peligro al
mínimo.
Estos análisis tienen que ser realizados por un especialista que, además de tener amplios
conocimientos de hidráulica, deberá conocer la configuración del sistema de drenaje, la
ubicación y operación de las estructuras especiales y las políticas de operación del sistema,
tanto en época de estiaje como en temporada de lluvias.
Esa preparación o conocimiento de los especialistas es de suma importancia, dado que, al
observar que una determinada lluvia podría generar problemas, es necesario plantear una
nueva política de operación que acerque al analista a la solución, basada principalmente en
la modificación de la apertura o cierre de estructuras de control, o bien, del arranque o paro
de equipos de bombeo. Esto sólo se puede lograr, si el analista cuenta con un profundo
conocimiento del funcionamiento hidráulico de todo el sistema en su conjunto.
5.1.8. Almacenamiento de resultados
De cada una de las simulaciones, representen o no la mejor política de operación para la
lluvia a la que están asociadas, se debe de integrar un expediente que incluya:
 La descripción de las lluvias simuladas: altura de precipitación, duración y zona de
incidencia. Asimismo, que indique si se trata de una lluvia teórica o real (histórica).
 La descripción de las políticas de operación; es decir, cuál de las condiciones del
Protocolo de operación se aplicó (sin lluvia o lluvia ligera, lluvia importante o
vaciado) y qué tipo de operación se consideró (para temporada de estiaje o de
lluvias).
 En el caso de las simulaciones realizadas para analizar modificaciones de las
políticas definidas por el Protocolo, es necesario indicar claramente que se trata de
una condición del Protocolo modificado y explicar en qué consisten exactamente
los cambios realizados.

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