Estado Actual del Recurso Hídrico en México y la Importancia del Manejo y Control por Medio de una Sonda de Monitoreo en Tiempo Real

La importancia del agua subterránea se manifiesta en la magnitud del volumen utilizado por los principales usuarios. El 39.1% del volumen total concesionado para usos consuntivos (es decir, 34380 millones de metros cúbicos por año al 2017), pertenece a este origen. Para fines de la administración del agua subterránea, el país se ha dividido en 653 acuíferos. A partir de ese momento se inició un proceso de delimitación, estudio y determinación de la disponibilidad media anual de los acuíferos. Al 31 de diciembre de 2017 se tenían publicadas las disponibilidades de los 653 acuíferos de la república, ((Conagua), 2019). Sin embargo, se tienen 205 acuíferos sin disponibilidad por complicaciones de acceso y alcance, en donde sería importante contar con monitoreo constante para poder conocer la condición actual como medida de protección y prevención hacía fuentes acuíferas que podrían marcar la diferencia en un futuro no muy lejano, ya que estos podrían sufrir de contaminación por hidrocarburos debido a la actual problemática de métodos implementados durante el robo de los mismos, o podrían sufrir contaminación por bacterias como coliformes o un desbalance en el pH debido a la cantidad total de solidos disueltos. En donde, un monitoreo en tiempo real ayudaría en la acción inmediata para mantener las fuentes acuíferas en condiciones óptimas para cuando sean requeridas.

Actualmente en México se han reunido esfuerzos por medio de una red de laboratorios nacionales, en dicho esfuerzo se lleva a cabo una campaña de recolección de muestras alrededor de todo el país en donde se realizan mediciones sobre el estado de la calidad del agua mediante múltiples variables, tales como: pH, conductividad eléctrica, temperatura, coliformes entre otros. Dichas mediciones se realizan a través de la adquisición de muestras en campo y analizadas en un laboratorio en donde es necesario utilizar sistemas no portátiles y costosos. En 2017 dicha red nacional de monitoreo de calidad del agua contaba con 5028 sitios para las evaluaciones, distribuidos en todo el país, ((Conagua), 2019). Adicionalmente a los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos monitorizados por la red, desde 2005 se llevan a cabo monitoreo biológicos en solamente algunas regiones del país.

Para agilizar e incrementar el control para una acción más inmediata, algunas instituciones encargadas del suministro hídrico, han implementado el monitoreo de acuíferos a través de sondas adquiridas de compañías extranjeras. Sin embargo, dichos sistemas miden principalmente solo dos variables, temperatura y presión, teniendo un costo aproximadamente de $1,000 dólares, y agregando la medición de la variable de conductividad eléctrica, dicho dispositivo puede escalar hasta los $3,000 dólares. Además, el dispositivo es solo es capaz de almacenar la información sin enviarla al usuario en tiempo real, lo que significa que se tienen que obtener los datos de forma manual, lo que implica el costo adicional de un instrumento para transmitir los datos a una computadora; existen opciones para proveer la información a través del servicio de la nube, lo cual implica un aumento significante del producto, aunado a esto, si el dispositivo falla se cuenta con el inconveniente de lidiar con proveedores extranjeros para solicitar la reparación o garantía. Por lo que, si se pretendiera implementar estos dispositivos para monitorear todo o la mayor parte del suministro hídrico en México, resultará en un gasto muy elevado. Por lo tanto, existe la necesidad de crear un dispositivo de menor costo implementando tecnología nacional y además con la capacidad de medir más variables, con la finalidad de remover la dependencia tecnológica, reflejando un ahorro principalmente durante el tiempo de vida del dispositivo, que permita tener un monitoreo controlado de los suministros hídricos en el país.
Actualmente, el grupo de investigación de la Dirección de Microtecnologías ha iniciado el desarrollo de esta sonda a través del proyecto FORDECyT (primera fase 2019). Esto ha permitido la fabricación de una primera iteración de los sensores para la medición de conductividad eléctrica, temperatura e hidrocarburos y un prototipo de sonda como el mostrado en la imagen. De igual forma, el grupo de investigación de CIDESI cuenta al día de hoy con dos trabajos publicados en congresos y uno más a publicarse en la IEEE relacionados a los sensores en cuestión, con lo que se demuestran los avances del proyecto validados por revisores internacionales.

Con fines de realizar mediciones en ambientes reales, se realizó una expedición en comunidades circundantes a Tuxtla Gutiérrez en Chiapas, con el apoyo de un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas (UNICACH). La comunidad visitada más lejana fue Villa del río, localizada aproximadamente a 100 Km. De Tuxtla (Marcada en la imagen como punto 2 y 3), el resto de las mediciones se realizaron en puntos intermedios. El prototipo por lo pronto cuenta con 3 variables de análisis, son la conductividad eléctrica para obtener la cantidad de solidos disueltos totales, esta variable está directamente relacionada con la concentración de iones en el agua, estos iones conductores provienen de sales disueltas y materiales inorgánicos como álcalis, cloruros, sulfuros y compuestos de carbonato, otra variable de medición es temperatura, actuando solamente como factor de corrección, puesto que la conductividad varia con la temperatura, y por último se evaluado la variable de hidrocarburos. Las mediciones fueron realizadas en tiempo real y enviadas a una computadora, como resultado se encontró que comunidades con acceso al recurso hídrico por medio de ríos que vienen directamente de las montañas, está dentro de un rango muy favorable, sin embargo, en regiones como el punto 4, tienen una concentración alta de solidos disueltos totales, esto es muy probablemente debido a que en este punto de medición está localizado justo después de la comunidad, en donde se encontraron envolturas de detergentes y otros productos, generando la idea de que el rio está expuesto a altas descargas de contaminantes por la misma comunidad afectando al rio y comunidades subsecuentes a esta. Como punto de comparación, el agua embotellada cuenta con aproximadamente con 50 ppm, mientras que el agua mineral también embotellada ronda los 115 ppm.

Actualmente estamos trabajando con instituciones dedicadas al manejo del recurso hídrico para la obtención de más datos en el país y en la integración de otras variables de interés, tales como, coliformes, Arsénico, presión, pH y turbidez.