DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

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1 DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. González Villarreal, Fernando Jorge Val Segura, Rafael Rocha Guzmán, José Daniel Instituto de Ingeniería, UNAM. Circuito Escolar, Ciudad Universitaria. Delegación Coyoacan, México, D.F. Teléfono: Facultad de Ingeniería, UNAM. Circuito Escolar, Ciudad Universitaria. Delegación Coyoacan, México, D.F. Teléfono: extensión Instituto de Ingeniería, UNAM. Circuito Escolar, Ciudad Universitaria. Delegación Coyoacan, México, D.F. Teléfono: extensión Ciudad Universitaria, antecedentes y origen de PUMAGUA. Ciudad Universitaria de la UNAM inició actividades académicas en Marzo de 1954, con una población cercana a los 24,000 habitantes y un área construida aproximada de hectáreas que significan el 25 por ciento de las 730 que en total conforman el Campus Universitario. Desde entonces y hasta la fecha, CU ha mostrado un crecimiento que ha sido resultado de las miles de actividades que en ella se llevan a cabo diariamente. Desde hace ocho años, la UNAM recibe en sus aulas a más de 70,000 estudiantes de nuevo ingreso, de los cuales aproximadamente 35,000 ingresan a una de las 78 Licenciaturas que imparte la Universidad en 22 facultades y cuatro escuelas nacionales ubicadas en la Zona Metropolitana, en campus del interior del país y CU, por lo que, en promedio, a esta última ingresan cerca de 24,000 estudiantes. Actualmente Ciudad Universitaria cuenta con una población de poco más de 150,000 individuos, conformada básicamente por estudiantes, académicos, investigadores, trabajadores y administrativos, sin contar a los cientos de visitantes que diariamente ingresan al Campus. Cuenta, en números redondos, con cerca de 240 hectáreas de reserva ecológica, cerca de 270 hectáreas de Planta física y estacionamientos y 220 hectáreas para riego y, hasta el año 2007, se contaba con 360 edificios agrupados en 160 conjuntos o dependencias. Bajo este escenario, la demanda de servicios como agua potable, alcantarillado y energía eléctrica ha venido presentando un incremento en su nivel, ante lo cual, la Universidad a través de la Dirección General de Obras y Conservación se ha encargado de dar respuesta a estas demandas, aunque, como sucede en muchas otras partes del país, las condiciones de la infraestructura no son necesariamente las más óptimas, lo que genera que se vayan creando rezagos que poco a poco van disminuyendo la eficiencia de los servicios. En el año 2006, la UNAM participó en el IV Foro Mundial del agua celebrado en la Ciudad de México, en donde se comenzó a gestar la idea de que la Universidad debiera contar con un programa de Uso eficiente de agua que ayudara a disminuir el consumo del líquido en todos sus campus; ya para el año 2007, en un estudio elaborado por la Facultad de Ciencias de la UNAM, se pugnaba por un programa rector para el manejo, uso y reuso eficiente del líquido; en el marco del primer Encuentro Universitario del Agua se continuó trabajando en el Hidropacto, dando origen al Programa de Manejo, Uso y Reuso del Agua en la UNAM, PUMAGUA, el cual tiene por objetivo general: Formular e implantar un programa integral de manejo, uso y reuso del agua en cantidad y calidad en la U AM. Pero además, PUMAGUA se ha puesto como reto el lograr reducir hasta en un 25% el consumo de agua potable que se realiza en Ciudad Universitaria para los próximos cinco años; Figura 1.- Superficie de Ciudad Universitaria de la U AM

2 pero todo cambio es un reto que mide la seriedad de nuestras intensiones. Por eso, como primer paso hacia la solución del problema que nos ocupa en la Universidad, es menester reconocer que existe un problema en nuestro sistema hidráulico, de ahí la existencia de PUMAGUA, un proyecto que pretende colocar a la UNAM como referencia en trabajos de uso eficiente del agua. Tabla 1. Principales características de los tres pozos con que cuenta el Campus Pozo Profundidad (m) Gasto (lps) Presión a la descarga (Kg/cm 2 ) El Sistema Hidráulico de Ciudad Universitaria de la UNAM. Ciudad Universitaria cuenta con un Sistema hidráulico conformado, a su vez, por 6 sistemas: el Sistema de distribución de Agua Potable, Sistema de aguas residuales, Sistema de aguas tratadas, Sistema de agua Pluvial, Plantas de Tratamiento y Pozos de absorción (Ver figura 2). Pozo I. Química. Pozo II. Multifamiliar Pozo III. Vivero Alto SISTEMA HIDRÁULICO DE CIUDAD UNIVERSITARIA Sistema Hidráulico de CU. Sistema de Agua Potable Sistema de Aguas Residuales. Sistema de Aguas Tratadas. Sistema de Aguas Pluviales. Plantas de Tratamiento Pozos de absorción Figura 2.- Sistema Hidráulico de Ciudad Universitaria Situación actual del Sistema de Agua potable. En materia de agua potable, la infraestructura integra a tres subsistemas: Un operador pone en marcha a los pozos en las horas con mayor demanda de agua en el campus; por lo tanto actualmente operan manualmente haciéndolos menos eficientes y con altos costos de energía eléctrica Se han cambiado las bombas originales, y en la actualidad se tienen bombas sumergibles que fueron compradas hace algunos años. El mantenimiento que se les da es una vez por año en época de vacaciones para facilitar el abasto de agua a las dependencias, además, cada mes se miden los niveles estático (NE) y dinámico (ND) de los pozos, los cuales no dan indicio de niveles de abatimiento, pues, al contario de lo que pudiera pensarse, estos niveles se han mantenido constantes; tan sólo en los años 2006 y 2007 estos niveles mostraron una tendencia uniforme del orden de los m para el caso del NE y de m para el ND, tal y como lo muestran las gráficas 2 y 3 para estos años en el Pozo III del Vivero Alto. Los niveles de los otros dos pozos muestran una situación similar a la del Pozo III. Subsistema de suministro, Subsistema de almacenamiento, Subsistema de distribución. Estos subsistemas están integrados de la forma siguiente: Subsistema de Suministro. Pozos. Ciudad Universitaria se abastece de tres pozos que hay dentro del campus, los cuales son: Pozo I o Química, Pozo II o Multifamiliar, y Pozo III o Vivero Alto Figura 2.- ivel Estático y ivel Dinámico en Pozo III. En 2006 Las características técnicas se mencionan en la tabla 1.0 que a continuación se muestra:

3 Con la instalación de los medidores ya mencionados podremos obtener las curvas de demanda de agua más detalladas que son necesarias para el análisis de la red. Figura 4.- Comparación de extracciones de agua para los meses de Marzo, Junio y Julio para los años de 2006, 2007 y 2008 Figura 3. ivel Estático y ivel Dinámico en Pozo III. En 2007 Se estima que en total se extraen aproximadamente 170 lps con los tres pozos con que cuenta Ciudad Universitaria funcionando al mismo tiempo, dando un aproximado de 8568 m 3 de agua por día y un total de 3, 127, m 3 de agua al año. Cabe mencionar que estos volúmenes se validarán una vez instalados los medidores electromagnéticos a la salida de los pozos, así como la entrada y salida de los tanques de regulación que se piensan colocar con el proyecto PUMAGUA Actualmente se cuenta con los registros de la operación de los pozos, aunque estos son elaborados en forma manual por el personal de la Dirección General de Obras y Conservación correspondientes estos a la extracción de agua de los pozos y la variación de los niveles en los tanques de regulación, no obstante, los análisis hechos a los registros con los que se cuentan ya en forma digital, no sugieren nada en común que nos ayude a identificar la forma en como se utiliza en agua que se extrae. Se han elaborado comparaciones entre los mismos meses para distintos años; pero igual, no muestran una tendencia. Para el caso del mes de Julio de año 2006 y 2007, en el que durante tres semanas disminuye la actividad por las vacaciones administrativas, se presenta el hecho de que existen fuertes extracciones del Pozo III, del orden de los 45,000 m 3, extracciones que comparadas con los meses de Marzo en los que hay fuertes actividades para los mismos años son solo 24% menores. En la Figura 4 se muestra el comparativo de los volúmenes de extracción del pozo III elaborado para los meses de Marzo, Junio y Julio de los años 2006, 2007 y 2008, el cual corrobora lo mencionado ya líneas arriba. Es importante señalar que las barras mostradas en la figura sólo muestran para el año 2008 las extracciones correspondientes al mes de Marzo. Se eligieron particularmente estos meses debido a que en el mes de Marzo se presenta una fuerte actividad académica que comienza a menguar para el mes de Junio que es el mes en el que terminan cursos la mayor parte de las facultades, mientras que para el mes de Julio la actividad en casi toda la Universidad disminuye, pues en tres semanas de este mes se presentan las vacaciones administrativas, por lo que, incluso, CU permanece cerrada en sus accesos principales Subsistema de almacenamiento. Tanques reguladores En el subsistema de almacenamiento o regulación de agua potable de Ciudad Universitaria se cuenta con tres tanques reguladores: Tanque alto, Tanque bajo, y Tanque del vivero alto Los tres tanques de almacenamiento o regulación que existen en Ciudad Universitaria permiten enviar un gasto constante desde la fuente (pozos) de abastecimiento y permiten satisfacer las demandas variables de la población. Los tres tanques son del tipo superficiales y cuentan en conjunto con una capacidad de almacenaje de 12, 000 m 3. Datos Técnicos sobre los Tanques de Regulación: Tabla 2. Dimensiones y capacidad de almacenaje de los Tanques de Regulación. Tanque Largo (m) Ancho (m) Alto (m) Capacidad (m 3 ) T. Alto ,000 T. Bajo ,000 T. Vivero Alto (4) ,000

4 Subsistema de distribución. Red de agua Potable de Ciudad Universitaria. La red de distribución de agua potable de Ciudad Universitaria está integrada por cerca de 55 Km. de tubería de muy diversos diámetros y materiales, como lo son: Acero, Asbesto, Fierro fundido, PVC y Estrupack. (Ver tabla 3) Tabla 3. Materiales de la red de agua potable de Ciudad Universitaria. Material Longitud (m) Porcentaje (%) Acero 25, Asbesto 11, Fierro Fundido 9, PVC 6, TOTAL 53, Como lo indica la tabla 3, cerca del 50% de la red está constituida por acero, el cual se ubica precisamente en la zona Norte de Ciudad Universitaria y que corresponde en su mayoría a la red con la que fue inaugurada el Campus aquel 22 de Marzo de 1954; en aquellos años, la población estudiantil de la Universidad fue de 23 mil 192 alumnos, siendo 19 mil 242 varones y 3 mil 950 mujeres, con un área de cerca de hectáreas que significan el 25 por ciento de las 730 que en total conforman el Campus Universitario. Los cerca de 50 años de la operación de la red con este material ponen en evidencia algunos problemas derivados del tiempo, como lo son las incrustaciones. Por otra parte, la fluctuación de presiones en la red con magnitudes que van desde 1.5 a 7.0 Kg/cm 2 incrementa el desgaste de la tubería y la aparición de fugas en las zonas más bajas, correspondientes estas a la zona en donde se ubica la Facultad de Medicina, Veterinaria, la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, etc., en consecuencia, existe una baja eficiencia en la red. A lo largo de la red de distribución se encuentran poco más de 310 cruceros o registros; muchos de ellos en condiciones que los hacen inaccesibles, como lo es el hecho de que estén llenos de agua, que existan líneas de energía eléctrica en los registros, que se encuentren dentro de oficinas, en medio de la carpeta asfáltica, o bien, que se encuentren sellados, lo que obviamente dificulta su apertura e inclusive, que estos tengan una profundidad de más de cinco metros, lo que los vuelve muy peligrosos por la posible presencia de gases. Otros de los problemas que más aquejan a la red, lo representa la cuestión de las fugas. No se cuenta con un censo de las mismas, aunque se ha dejado ver que el mayor índice de estas se presenta en la zona cultural del campus, que coincide precisamente con las zonas en que el material de la tubería es PVC. La detección de las fugas se identifica cuando los niveles de los tanques de regulación o almacenamiento tardan mucho en recuperarse, es entonces que, personal de la DGOC se da a la tarea de primero, localizar y posteriormente detectar las fugas. Ambas actividades se llevan a cabo mediante recorridos por las zonas en que se registran pérdidas de presión; pero esto sólo en los sitios en donde se hallan instalados manómetros, en otro caso, la localización se lleva acabo mediante el ruido característico de una fuga, cuando esto último sucede, la detección es otro proceso todavía más tardado, porque se hacen en algunos puntos por donde debiera ir la tubería zanjas con el objeto de encontrar indicios de la fuga. PUMAGUA tiene contemplado adquirir equipos detectores de fugas, tales como correladores y geófonos, así como equipos detectores de tubería metálica y no metálica. Se ha comenzado a tratar con proveedores de este tipo de tecnología y se están realizando pruebas con los equipos en algunas partes de la red de agua con el objeto de localizar y detectar fugas. Se ha contado con el apoyo del Sistema de Aguas de la Ciudad de México para esta tarea. Tanto el SACM, como las empresas proveedoras de equipo detector de fugas, han contado con apoyo y trabajo conjunto de la DGOC de la UNAM. Como resultado de este trabajo, se lograron localizar y posteriormente detectar dos fugas en la red, correspondientes estas a la zona cultural de Ciudad Universitaria y al Instituto de Ciencias Nucleares, localizado al poniente del campus. Se tiene contemplado la colocación de medidores para la macro y micro medición. Actualmente se está trabajando con los preparativos para la colocación de medidores electromagnéticos en los pozos y tanques de regulación, además, se tienen identificados sitios en los que es posible la colocación de medidores a la entrada de los edificios sin la necesidad de hacer modificaciones para su colocación. Los recorridos de campo que se han llevado a cabo, nos han señalado sitios en los que para la colocación de un medidor a la entrada de un edificio, es necesario hacer alguna modificación, consistente básicamente en ampliar un crucero, hacer seccionamientos, etc.

5 Figura 5.- La red de Agua Potable de CU.; en color rojo la tubería de acero y tramos en extrupack, en color rosa la tubería de fierro fundido, en color azul la tubería de PVC y en color verde la tubería de asbesto.

6 Elaboración del diagrama causa efecto para el sistema de agua potable de la UNAM. Para llegar al corazón de un problema se requiere identificar todas las causas posibles de algún efecto, y para ello es necesario el empleo de algunas técnicas como la elaboración de un diagrama causa efecto, cuyo objetivo fundamental es el identificar y verificar todas las causas posibles de un problema y llegar a la causa o raíz o principal del mismo para reducirlo o bien, eliminarlo. En el primer taller llevado a cabo junto con personal de la Dirección General de Obras y Conservación el pasado 8 de Abril, se identificó la principal problemática que presenta el sistema de agua potable, elaborándose, con la información recopilada el siguiente diagrama causa efecto, mostrado en la figura 6. sus principales problemas, ubicados estos al inicio de las flechas inclinadas que convergen a la flecha principal, siendo estos los correspondientes al mantenimiento, a los materiales, a las conexiones para riego que existen a lo largo de la red, la fluctuación de presiones, las fugas y la medición en los edificios. A estos problemas principales convergen otros subproblemas o sub causas que de alguna manera contribuyen a incrementar el problema principal. Estas sub causas pueden a su vez complementarse o relacionarse con otras sub sub causas por nombrarlas de alguna manera. Lo interesante de este diagrama es que ha dado un panorama de la situación que ocupa al sistema de agua potable de Ciudad Universitaria, ya que nos permite identificar algunos problemas aparentemente sin importancia o sin relación alguna con el problema. Bajo este enfoque sistémico hemos comenzado a elaborar planes que permitan atacar de la mejor manera posible al problema, aunque claro, siempre se Diagrama Caus a Efecto Medición Materiales Obsoletos Mante nimien to Motiva c ión. 13 per sona s par a toda la red prima ria Tr a nsporte y ma quinar ia inexistente. Insuficiente Equipo Fu gas No a ptos pa ra CU Ma ter ia les de la r ed Herra m ientas Equipos reguladores Fluctuación de presio nes O per a ción S in ma nóm etros s uficientes Herra m ientas ins uficient es Eficiencia del sistema de Agua Pot able Figura 6.- Diagrama Causa Efecto de la red de agua potable de Ciudad Universitaria. La Figura 6.0 muestra el diagrama causa efecto o diagrama de pescado elaborado con la información recabada en el taller, ubicando en la parte derecha a la eficiencia de la red de agua potable y a su izquierda una flecha que relaciona a la red con presentarán situaciones no contemplas que seguramente se encargarán de retrasar los trabajos que se estén llevando a cabo. Situaciones que pueden y deben resolverse si es que se quieren tener resultados confiables.

7 La estrategia PUMAGUA. Uno de los objetivos que se ha propuesto PUMAGUA para los próximos cinco años es el de lograr reducir en un 25% el consumo de agua potable que se utiliza anualmente en el Campus de Ciudad Universitaria, el cual se estima en poco más de los tres millones de metros cúbicos por año.. El primer eje estratégico, que contempla la primera y segunda etapa de cinco planteadas, abarca toda la recopilación de información de gabinete y campo necesaria para la selección y colocación de medidores tanto para la macromedición como para la micromedición. Esta es una etapa muy importante y al mismo tiempo muy delicada debido a que la medición de agua no es para nada una tarea fácil de lograr, se requiere tener condiciones de medición, las cuales en la gran mayoría de los casos no se presentan, teniéndose que hacer las modificaciones necesarias para lograr la medición y aun más, para la selección del tipo de medidor más conveniente para un edificio, nos estamos dando a la tarea de auxiliarnos de un medidor ultrasónico o auditor que nos permite registrar un consumo continuo y detectar los consumos máximos y mínimos para ese edificio lo que por su puesto nos ayuda a elegir el medidor más conveniente. El desarrollo de actividades que ha presentado el proyecto en los últimos meses, han mostrado situaciones similares a las ya mencionadas líneas arriba y aun peores las cuales por supuesto representan un costo extra. El primer paso en cualquier proyecto de uso eficiente de agua es la medición, dado que permite inducir el consumo de agua en las distintas dependencias universitarias o usuarios. Esta etapa resulta cara desde el momento de su instalación así como la de su mantenimiento. Actualmente se han identificado algunos puntos dentro del campus en los que resulta económica la instalación de medidores dada la facilidad de acceso a los registros y la facilidad de maniobra dentro de ellos, una vez instalados estos medidores nos involucraremos en los sitios en los que hay que hacer algún arreglo para poder colocar los medidores restantes, que son la mayor parte; acto seguido, nos daremos a la tarea de habilitar los sitios en los que es conveniente la instalación de un medidor y así, de manera paulatina, iremos instalando los más de 300 medidores que se han contemplado inicialmente en PUMAGUA. También se está trabajando en la instalación de los macro medidores en los pozos y tanques reguladores, los cuales, junto con los medidores colocados en los sitios de fácil acceso, nos comenzarán a dar información muy importante de la cantidad de agua que se extrae y una idea de la forma en como esta se consume; pero sobre todo, poder seguir calibrando el modelo que actualmente se tiene de la red de agua potable en EPANET y que este arroje mejores resultados, y en base en ellos poder decidir cuales son los arreglos más convenientes que deben hacerse a la red para mejorar su eficiencia y continuar con las siguientes etapas que pudieran ser, a reserva de lo que arrojen los resultados de las simulaciones, una sectorización o bien un arreglo de las válvulas reguladoras de presión y finalmente, la rehabilitación de las tuberías que ya están obsoletas. Conclusiones. La situación actual de la red de agua potable de Ciudad Universitaria de la UNAM es en verdad preocupante, ha crecido sobremanera y con muy poca planeación, lo que ha derivado en que su eficiencia no sea muy alta. Se cuenta con poca o nula medición en los edificios, cerca del 50% de la red es de acero, seguramente mucho de ese acero presenta ya problemas de incrustaciones, por si fuera poco, el vandalismo es algo a lo que la UNAM es también vulnerable. La fuerte fluctuación de presiones que presenta la red lleva a desgastarla y a incrementar el número de fugas en la misma, sobre todo en los tramos de tubería en donde el material no es adecuado para el tipo de terreno de Ciudad Universitaria, tal como el PVC. Las tomas clandestinas de agua, como los lavacoches, han generado en los últimos años la generación de grupos que tienen el control de las tomas de agua que ocupan para su trabajo. No es justo que lucren con algo que es para la Universidad, aunque tampoco privarlos de su fuente de ingreso sería algo justo, lo que sí es regularlos para disminuir el gasto de agua que ocupan diariamente. Una de las medidas por parte de las autoridades universitarias será la de regular a estas personas. Es necesario y justo reconocer el trabajo de los operadores que manejan los sistemas de abastecimiento de agua, su trabajo no es reconocido, es más, muchas veces no es valorado. Para el caso de UNAM, es necesario motivar a los trabajadores de la red de agua. Una de las formas de hacer esto, es dotándolos de las herramientas para que cumplan con su deber. A nadie le gusta que nos digan que hacemos no es lo óptimo; pero es necesario reconocerlo para abatir cualquier problema. Todo el avance que se ha presentado en PUMAGUA en cuanto a agua potable no sólo ha sido posible a la gente Instituto de ingeniería que colabora en el proyecto, si no que ha sido también posible gracias a la enorme cooperación, apoyo y participación de la Dirección General de Obras y Conservación. Ellos conocen la red, la operan diariamente. PUMAGUA es un proyecto muy amplio que no sólo abarca al agua potable, si no que incluye muchas otras áreas, todas ellas enfocadas a algún componente del sistema hidráulico de Ciudad Universitaria, así como a la calidad del agua en el campus y algo muy importante, es que contamos con un área de difusión que comienza a dar sus primeros pasos. Todo los integrantes del equipo PUMAGUA están consientes del reto que significa el sistema hidráulico universitario. La colaboración de cada uno de ellos es muy importante y este es lugar para reconocerles su empeño y dedicación. Consideramos que todas las ideas son una forma de lograr nuestro objetivo, aunque estas en si mismas son insuficientes si no se toman en cuenta y aun más, si no se plasman en el papel y se transforman en acciones. Nuestra Universidad debe demostrar que las ideas no sólo son sinónimo de libertad, si no caminos que nos conducirán a ser punta de lanza en el país

8 con el desarrollo e implantación de este tipo de Mega proyectos. Referencias. Anuario Estadístico de la U AM Dirección General de Planeación de la UNAM. Series. Cervantes Gutiérrez, Virginia, et. El agua en la U AM. Facultad de Ciencias Coloquio taller sobre medición y auditorías de agua. IMTA Informe sobre el Taller PUMAGUA DGOC. Instituto de Ingeniería Rodríguez Valencia, Joaquín. Cómo aplicar la Planeación Estratégica a la pequeña y mediana empresa. CENGAGE Learning. 5ta edición. México; 2008.