Valoración de servicios hidrológicos por costo de reemplazo: Análisis de escenarios para el Bosque de Agua

Carlos A López-Morales1

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Trabaja en la Dirección de Manejo Integral de Cuencas Hídricas, Instituto Nacional de Ecología. Comentarios a: [email protected] Este documento debe citarse de la siguiente manera: López-Morales, C. (2012). “Valoración de servicios hidrológicos por costo de reemplazo: Análisis de escenarios para el Bosque de Agua”, Documento de trabajo de la Dirección General de Investigación en Ordenamiento Ecológico y Conservación de Ecosistemas, Instituto Nacional de Ecología. México, D.F. Disponible en: http://ine.gob.mx/descargas/dgioece/doc_bosque_de_agua.pdf

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Nadie sabe lo que tiene hasta que lo ve perdido Dicho popular

Replacement costs are certainly interesting, indeed essential, information in the context of evaluating conservation policies, particularly for essential services for which a replacement would surely be needed were the original system to fail. The replacement cost is a benchmark that the decision-makers have to have in mind as they evaluate conservation and restoration options. Geoffrey Heal, 2000

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Resumen ejecutivo La investigación aquí resumida estima el costo de reemplazar el agua que se extrae de 10 acuíferos del centro del país con seis alternativas de suministro. Los acuíferos seleccionados, que tienen zona de recarga en el llamado Bosque de Agua, proveen alrededor del 70% del agua a las zonas metropolitanas de la Ciudad de México, de Toluca y de Cuernavaca, donde residen más de 28 millones de personas. Las alternativas de suministro son cinco trasvases intercuencas (de los ríos Amacuzac, Tecolutla, Oriental-Libres, Temascaltepec, y de la presa Taxhimay) y la recarga artificial por inyección de agua tratada, cuya vida útil se asume de 26 años. El ejercicio de estimación contempla el reemplazo de dos volúmenes de extracción: el que se realiza en todos los municipios ubicados sobre dichos acuíferos (o “Región Centro”, 46.7 m3/s), y el que se realiza en los municipios que contienen al Bosque de Agua (o “Región Bosque de Agua”, 16.5 m3/s). El costo de reemplazar el primer volumen se estima en 31 mil millones de dólares (a razón de 0.8 dólares por metro cúbico), mientras que el costo asociado al segundo volumen se estima en 6 mil millones de dólares (a razón de 0.4 dólares por metro cúbico). Estos montos son aproximadamente iguales a 30 y a 10 años, respectivamente, de presupuesto anual del Sistema de Aguas de la Ciudad de México, que actualmente es de alrededor de 700 millones de dólares.

La investigación ensaya el comportamiento de los costos de reemplazo ante la implementación de dos tipos de acciones de control de fugas en el Distrito Federal, entidad responsable de la mayor proporción de las extracciones en las regiones de estudio. El primer tipo de medidas incluye las acciones presentadas en el Programa para el Manejo Sustentable del Agua en la Ciudad de México (PMSACM) para mitigar las fugas en las redes secundaria de distribución y de tomas domiciliarias. En el segundo se encuentran las medidas que los habitantes de la Ciudad de México pueden llevar a cabo de forma descentralizada para reducir las fugas al interior de los hogares. Se diseñan cuatro escenarios por región en los que estas medidas se combinan para reducir las fugas en un rango de entre 3 m3/s y 12 m3/s. La comparación de los costos del control de fugas con las reducciones en el costo de reemplazar volúmenes menores de extracción arroja un balance positivo: en el mejor de los casos, la inversión de cada dólar en control de fugas puede reducir el costo de reemplazo hasta en 8 dólares; en el peor, cada dólar invertido en control de fugas reduce el costo de reemplazo en 1.13 dólares (ver Tabla 1). El análisis de 3

escenarios encuentra que la atención centralizada de fugas por el PMSACM tiene el mayor impacto por dólar invertido en el costo de reemplazo, aunque ocurre que su potencial de reducción es relativamente limitado (de 3 m3/s). En cambio, mientras cada dólar invertido en el control descentralizado a nivel doméstico tiene un impacto menor en el costo de reemplazo, las medidas descentralizadas tienen un mayor potencial de reducción de fugas (de hasta 9 m3/s).

Debido a que la provisión de agua de los acuíferos estudiados representa sólo una porción de los servicios ambientales asociados al Bosque de Agua, el costo de reemplazo aquí estimado no puede ser interpretado como el valor económico del total de dichos servicios. Otros servicios ambientales relevantes son la regulación del flujo superficial, el control de las inundaciones, el mantenimiento de la biodiversidad, la captura de carbono, la regulación climática local, o la formación y retención de suelos. Por tal motivo, cualquier valuación económica de algún servicio particular necesariamente subestima el valor económico del total de servicios aportado por los ecosistemas en cuestión.

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Figura. Región Centro y Región Bosque de Agua

Tabla. Costos de reemplazo en las regiones Centro y Bosque de Agua: escenarios de ahorro por mitigación de fugas Escenario 1 2 3 4 5 6 7 8

Descripción No reducción Medidas del PMSACM PMSACM + 50% fugas en hogares PMSACM + 100% de fugas en hogares No reducción Medidas del PMSACM Región BA PMSACM + 50% fugas en hogares PMSACM + 100% de fugas en hogares Región Centro

Reemplazo m3/s 46.7 43.7 39.2 34.7 16.5 13.5 9 4.5

Ahorro 0 3 7.5 12 0 3 7.5 12

Costo Reemp mmdd 31.2 29.28 25.32 20.16 6.2 5.09 3.29 1.87

Ahorro mmdd 0 1.92 5.88 11.04 0 1.11 2.91 4.33

Costo fugas mmdd 0.23 2.6 2.6 0.2 2.6 2.6

Razón Ahorro/Costo Fugas 8.38 2.27 4.27 4.84 1.13 1.67

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Contenido Resumen ejecutivo ........................................................................................................................ 3 Índice de Figuras ........................................................................................................................... 7 I. Introducción y resumen de resultados..................................................................................... 8 II. El costo de reemplazo y la valoración de servicios hidrológicos........................................ 12 III. Servicios hidrológicos asociados al Bosque de Agua ......................................................... 17 El Bosque de Agua: Características básicas y presiones ....................................................... 17 La recarga de acuíferos .......................................................................................................... 20 Explotación de agua subterránea ............................................................................................ 26

IV. Métodos ................................................................................................................................. 29 Fuentes alternativas de suministro .......................................................................................... 29 Modelo..................................................................................................................................... 30 Costos de construcción, de operación y mantenimiento, y unitarios ................................... 31 Solución del mínimo costo ................................................................................................... 34 Escenarios de Control de fugas .............................................................................................. 35 Costos del control de fugas ..................................................................................................... 38

V. Resultados ............................................................................................................................... 42 Costo de reemplazo en la Región Centro ............................................................................... 42 Costo de reemplazo en la Región Bosque de Agua ............................................................... 43 Interpretación gráfica............................................................................................................... 45 ¿Tiene sentido reducir las fugas? ........................................................................................... 46

Limitaciones del estudio ............................................................................................................. 48 Conclusiones ................................................................................................................................ 50 Referencias................................................................................................................................... 52

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Índice de Tablas Tabla 1. Métodos de valoración económica en estudios conceptuales y aplicados .................. 14  Tabla 2. Cobertura forestal y costo estimado de filtración de agua en 27 sistemas de oferta de agua en Estados Unidos ............................................................................................................. 17  Tabla 3. Cambio de uso de suelo en el Bosque del Agua: 1976-2008 ...................................... 20  Tabla 4. Unidades hidrogeológicas del acuitardo superior y el acuífero superior, con sus características y potencial para recarga ..................................................................................... 23  Tabla 5. Estimaciones del volumen de recarga en la Cuenca del Valle de México ................... 25  Tabla 6. Región Centro: Distribución de la población, de la explotación de pozos, y del uso principal de la concesión de aguas en los acuíferos del Bosque de Agua ................................. 28  Tabla 7. Región Bosque de Agua: Distribución de la población, de la explotación de pozos, y del uso principal de la concesión de aguas en los acuíferos del Bosque de Agua .................... 29  Tabla 8. Fuentes alternativas de suministro ............................................................................... 30  Tabla 9. Algunos aspectos financieros de las opciones de trasvase ......................................... 31  Tabla 10. Detalle financiero de las opciones de trasvase .......................................................... 32  Tabla 11. Costos totales y unitarios de utilizar la capacidad máxima de las opciones de trasvase ...................................................................................................................................... 33  Tabla 12. Distribución de las fugas en el sistema de distribución de agua del Distrito Federal . 35  Tabla 13. Escenarios de control de fugas: volumen ahorrado y volumen a reemplazar ............ 37  Tabla 14. Resumen de inversiones del PMSACM ..................................................................... 39  Tabla 15. Supuestos financieros de las acciones del PMSACM ................................................ 39  Tabla 16. . Estimación de costos totales y unitarios del control de fugas domésticas ............... 41  Tabla 17. Costos totales y unitarios del control de fugas ........................................................... 42  Tabla 18. Costo de reemplazo bajo escenarios de control de fugas en la Región Centro ........ 42  Tabla 19. Costo de reemplazo bajo escenarios de control de fugas en la Región Bosque de Agua............................................................................................................................................ 44  Tabla 20. Comparación de ahorro en el costo de reemplazo y de costo por control de fugas... 47 

Índice de Figuras Figura 1. Bosque de Agua y coberturas de suelo ...................................................................... 18  Figura 2. Corte transversal sur-norte del acuífero superior, y mapa geológico de la Cuenca del Valle de México........................................................................................................................... 22  Figura 4. Región Bosque de Agua y Region Centro: Acuíferos y pozos de extracción ............. 26  Figura 5. Volúmenes de reducción de fugas y volúmenes a reemplazar bajo los ocho escenarios de control de fugas ................................................................................................... 38  Figura 6. Costos de reemplazo: Ocho escenarios de control de fugas ..................................... 45  Figura 7. Costos unitarios de reemplazo para las regiones Centro y Bosque de Agua ante escenarios de control de fugas ................................................................................................... 46 

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I. Introducción y resumen de resultados La provisión y administración del agua constituye uno de los retos más importantes de la región que alberga al corazón económico y político del país. La demanda actual de casi 29 millones de personas que habitan en las zonas metropolitanas de las ciudades de México, Toluca y Cuernavaca se satisface con la explotación de fuentes regionales y extra-regionales a tasas mayores a las renovables. De acuerdo con estadísticas oficiales (CNA, 2011), en la zona centro del país se utiliza anualmente hasta 2.3 veces el volumen del flujo renovable (superficial y subterráneo), lo que genera los indicadores de estrés hídrico regional más elevados del país. En particular, la extracción anual de agua subterránea, que provee alrededor del 70% del agua utilizada en la región, equivale a alrededor de dos veces el volumen de recarga del sistema de acuíferos, lo que genera un conjunto de problemas que incluye hundimientos, disminuciones del nivel freático, pérdida de calidad, o incrementos en el costo de extracción.

La oferta subterránea presente y futura en la región no sólo se ve amenazada por la sobreexplotación de los acuíferos, sino por los impactos del crecimiento de la mancha metropolitana en sus zona de recarga, sobre todo en la región denominada Bosque de Agua, que incluye la Sierra de las Cruces y el corredor Ajusco-Chichinautzin. Estudios diversos sobre la hidrología de la región concluyen que estas sierras proveen los flujos de recarga más importantes para las ciudades de México, Toluca y Cuernavaca. No obstante, tanto por no reconocer este hecho como por la ausencia de un esfuerzo efectivo de conservación, la presión económica continúa reclamando extensiones boscosas para desarrollo agrícola o inmobiliario, o para la ampliación de vías de comunicación, afectando con ello el balance hidrológico local.

Con el objetivo de resaltar la importancia económica del manejo sustentable de los acuíferos que se recargan en el Bosque de Agua, que debería caracterizarse por tasas de explotación no mayores a las flujos de recarga y por medidas de conservación de las zonas en las que éstos se generan, en este estudio se calculan los costos económicos de reemplazar con infraestructura el volumen de agua que de ellos se extrae. Se estudian seis alternativas de suministro, cinco de las cuales consisten en trasvases intercuencas (de los ríos Amacuzac, Temascaltepec, Tecolutla, y

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Oriental-Libres; y de la presa Taxhimay), y una sexta consistente en la re-inyección subterránea de agua tratada.

El estudio considera que en el caso de estos acuíferos se cumplen las tres condiciones que la literatura estima como necesarias para que el costo de reemplazo sea método válido de valoración económica de servicios hidrológicos. Primero, las opciones de trasvase mencionadas deben operar como sustitutos del servicio de disponibilidad de agua en los acuíferos seleccionados. Segundo, se debe calcular el mínimo costo asociado a las opciones sustitutas, para lo cual este estudio implementa un modelo matemático. Tercero, la necesidad de invertir en los sustitutos si la disponibilidad subterránea desaparece debe ser real.

La estimación del costo de reemplazo aquí reportada se hace para dos volúmenes de extracción correspondientes a dos regiones geográficas. La primera región, denominada de ahora en adelante “Región Centro”, se conforma por los diez acuíferos seleccionados, e involucra a los estados de Morelos, Estado de México, Distrito Federal e Hidalgo. En los municipios y delegaciones respectivos habitan casi 29 millones de personas y se realiza la extracción de 46.7 m3/s. La segunda región, denominada “Región Bosque de Agua”, es un subconjunto de la primera y se limita a los 37 municipios del Estado de México, Morelos y Distrito Federal que contienen al BA y que están listados en ECOBA (2012). La extracción subterránea de esta región es de 16.5 m3/s y satisface la demanda de 6 millones de personas.

El estudio encuentra que para sustituir el volumen de extracción subterránea de la Región Centro (46.7 m3/s) se requiere la construcción de las seis fuentes alternativas de suministro, lo que implica un costo de inversión a 26 años con valor presente de 31.2 miles de millones de dólares, a razón de US$ 0.82/m3. En cambio, la sustitución del volumen de extracción subterránea de la Región Bosque de Agua (16.5 m3/s) requiere la construcción de tres fuentes alternativas (recarga por inyección, Taxhimay, y Oriental-Libres) a un costo en valor presente de 6.2 miles de millones de dólares, a razón de US$ 0.45/m3. Estos montos son aproximadamente iguales a 30 y a 10 años, respectivamente, de presupuesto anual del Sistema de Aguas de la Ciudad de México, que actualmente es de alrededor de 700 millones de dólares.

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Mediante un análisis de escenarios, el estudio analiza el impacto en el volumen a reemplazar, y por tanto en el costo de reemplazo en el que habría que incurrir, de llevar a cabo diversas medidas de control de fugas en la red de distribución del Distrito Federal, a la sazón la entidad responsable de la mayor extracción subterránea de ambas regiones. Actualmente, las fugas representan alrededor del 40% del volumen de agua suministrado a la red de distribución urbana, y se concentran en las redes secundarias, en tomas domiciliarias y en fugas domésticas. El análisis de escenarios asume que todo metro cúbico ahorrado por control de fugas representa una oportunidad para reducir la explotación de acuíferos en una magnitud equivalente y, por tanto, se traduce en una reducción equivalente en el volumen de agua que habría que sustituir con fuentes alternas.

Se estudia la implementación de dos grupos de medidas concretas de control de fugas. En el primer grupo se incluyen las acciones centralizadas contempladas en el Programa de Manejo Sustentable de Agua de la Ciudad de México (PMSACM) publicado en SACM (2007). Estas acciones consisten en la sectorización de la red de distribución urbana, en la sustitución y rehabilitación de tuberías secundarias y de tomas domiciliarias, y en la implantación de un programa de detección y control de fugas. De acuerdo con SACM (2007), el volumen recuperable con estas medidas es de 3 m3/s. En este estudio se realizan algunos supuestos para hacer comparables los costos de reducción de fugas con los de reemplazo. El valor presente de la inversión requerida por las medidas del PMSACM en un período comparable de 26 años asciende a 230 millones de dólares, a razón de US$ 0.18/m3.

El control de fugas por la implantación de estas medidas tiene un balance económico positivo al generar reducciones de magnitud mayor en el costo de reemplazo de los volúmenes tanto de la Región Centro como de la Región Bosque de Agua. Para la primera región, la reducción del volumen a reemplazar de 3 m3/s reduce el costo de reemplazo total en 1.9 miles de millones de dólares. Visto de otro modo, cada dólar invertido en las medidas del PMSACM reduce en 8.4 dólares el costo en el que habría que incurrir para reemplazar la explotación subterránea. Para la segunda región, dicha reducción del volumen a reemplazar reduce el costo de reemplazo en 1.1 miles de millones de dólares. Es decir que cada dólar invertido en el PMSACM reduce el costo de reemplazo en 4.8 dólares. 10

El segundo grupo de medidas de control de fugas incluyen las acciones que, de forma descentralizada, podrían llevar a cabo los habitantes del Distrito Federal para reducir las fugas domésticas, responsables de la pérdida del 15% del volumen suministrado a la red de distribución (alrededor de 9 m3/s). La estimación de los costos corrientes del control doméstico de fugas se realizó a precios de mercado observados en Marzo de 2012, y ascienden a 51 dólares anuales por hogar. Tomando en cuenta el universo de hogares con excusado en el DF (2.3 millones), el valor presente del control doméstico de fugas en un período de 26 años asciende a 2.4 miles de millones de dólares. Se asumen dos situaciones respecto a la efectividad de la reducción de fugas generadas en estas acciones. La primera representa una efectividad media en la que dicha inversión reduce el 50% de las fugas al interior de los hogares (4.5 m+/s). En este caso, el costo unitario por metro cúbico ahorrado resulta en US$ 0.64/m3.

Cuando estas medidas se añaden a las acciones del PMSACM, el valor presente del costo de control de fugas asciende a 2.6 miles de millones de dólares. No obstante el incremento en el costo, la mitigación de fugas mantiene el balance económico positivo al reducir el costo de reemplazo en 5.9 miles de millones de dólares para la Región Centro y en 2.9 miles de millones de dólares para la Región Bosque de Agua. En la primer región, cada dólar invertido en mitigar fugas reduce el costo de reemplazo en 2.27 dólares; mientras que para la segunda región cada dólar invertido en mitigar fugas lo reduce en 1.13 dólares.

La segunda situación respecto al control de las fugas domésticas asume una efectividad alta, de tal modo que la inversión contemplada las reduce al 100% (9 m3/s). Mientras que los costos de mitigación de fugas se mantienen igual que en el caso previo (iguales a 2.6 miles de millones de dólares), el mayor volumen mitigado reduce el costo de reemplazo en 11 miles de millones de dólares para la Región Centro y en 4.3 miles de millones de dólares para la Región Bosque de Agua. Para la primera región, cada dólar invertido en mitigar fugas reduce el costo de reemplazo en 4.3 dólares, mientras que para la segunda región cada dólar invertido en mitigación de fugas reduce el costo de reemplazo en 1.7 dólares. Los escenarios de control de fugas para ambas regiones indican que las medidas centralizadas de control de fugas (sectorización, sustitución de

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tuberías, monitoreo y detección de fugas en redes secundarias y tomas domiciliarias) son las más efectivas en reducir el costo en el que habría que incurrir para sustituir las fuentes subterráneas.

El trabajo se organiza de la siguiente manera. Después de esta introducción se presenta una revisión de literatura que contextualiza al costo de reemplazo como método de valoración económica de servicios hidrológicos. La sección tercera describe la región del Bosque de Agua, documenta con algunos estudios de la literatura su importancia en la recarga de acuíferos, y cuantifica la explotación de los mismos en la Región Centro y en la Región Bosque de Agua. La sección cuarta presenta la metodología seguida en este estudio para la estimación del costo mínimo de reemplazo, y presenta el detalle financiero de las opciones de trasvase contempladas. La sección quinta presenta los resultados del análisis de escenarios de control de fugas, ya resumidos en los párrafos anteriores. Las secciones sexta y séptima presentan, respectivamente, algunas limitaciones metodológicas del método utilizado y las conclusiones del estudio.

II. El costo de reemplazo y la valoración de servicios hidrológicos

De entre los diversos métodos de valoración disponibles en la caja de herramientas de los economistas, el del costo de reemplazo es de los más frecuentemente utilizados para problemáticas ambientales. La Tabla 1 lista algunos estudios de valoración económica de servicios ambientales y muestra los métodos más usados. El método de costo de reemplazo pertenece a la categoría de los métodos de valoración indirecta de preferencia revelada. A diferencia de los métodos de preferencia declarada (como la valoración contingente), estos métodos buscan en la información económica observable indicadores correlacionados con las variables de interés que se buscan medir y que son no-observables. El método de costo de reemplazo, en particular, busca precios y cantidades de bienes transados en el mercado que puedan operar como sustitutos de los bienes extra-mercado que se busca valorar.

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De acuerdo con la literatura, los casos de estudio deben cumplir con tres características principales para que el método de costo de reemplazo sea válido (Shabman y Batie, 1978; Leschine et al, 1997; Bockstael et al, 2000; y Freeman, 2003; todos citados en Sundberg, 2004):

1. El sistema manufacturado de reemplazo debe sustituir al servicio ambiental reemplazado con características de calidad y magnitud similares. 2. El sistema manufacturado, cuyo costo de producción se interpreta como el costo de reemplazo, debe ser la alternativa de menor costo. 3. Debe existir necesidad real de construir el sistema manufacturado ante la ausencia del servicio ambiental en cuestión.

La primera característica obliga a que la alternativa al servicio en cuestión (i.e., agua por trasvase) se provea en magnitud y calidad comparables al servicio o bien ambiental que está sustituyendo (i.e., agua extraída del acuífero). La segunda característica impide sobreestimaciones del costo de reemplazo con alternativas cuyo costo supera al de la opción más barata disponible. La tercera opción requiere que realmente se necesita construir el sistema manufacturado si llegase a faltar el bien o servicio ambiental en cuestión.

El caso de los acuíferos del centro del país cumplen con estas tres condiciones. Primero, el sistema manufacturado de reemplazo (i.e., las opciones alternativas de suministro) pueden proveer el servicio de disponibilidad de agua en magnitud comparable. Dada la ausencia de información adicional, se asume que la calidad de la fuente de agua a reemplazar y la de las fuentes alternativas son también comparables. Segundo, es posible encontrar la combinación del mínimo costo para sustituir un volumen determinado de extracción, y para ello en este estudio se diseña un modelo matemático que hace justo eso. Tercero, si el sistema de acuíferos del centro del país colapsara, y dado que las otras fuentes (superficiales y del sistema Lerma-Cutzamala) no son suficientes, la demanda de agua requeriría la construcción del sistema alternativo en cuestión.

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Tabla 1. Métodos de valoración económica en estudios conceptuales y aplicados Servicios ambientales

Lugar, año

Postel et al (2005)

Hidrológicos: Filtraciónpurificación de flujos superficiales

27 cuencas en Estados Unidos, 2002, y casos aislados de ciudades en Estados Unidos

Heal (2000)

Hidrológicos: Filtraciónpurificación de flujos superficiales

Estudio

de Groot et al (2002)

Brown (2007)

Brown et al (1990)

Pattanayak (2004)

Hidrológicos y ambientales (28 servicios)

Hidrológicos: provisión

Hidrológicos: provisión

Esquema conceptual para: Escurrimiento superficial, erosión, y sedimentación. Caso de estudio: mitigación de sequía por cobertura forestal

Observaciones

Estimaciones de costos o beneficios

Costo de reemplazo por plantas de potabilización

Reconoce existencia de otros servicios ambientales no hidrológicos. Explora mecanismos institucionales exitosos en América del Sur para el manejo integral de cuencas.

Estimación de costos de reemplazo por porcentaje de cobertura forestal en las 27 cuencas. Estimación de costos de potabilización evitados por medidas de conservación

La cuenca Catskill en y la provisión a la zona metropolitana de Nueva York

Costo de reemplazo por plantas de potabilización

Discute diferencias entre valoración económica y precios de mercado. Es un caso de trasvase entre subcuencas.

Estima costos evitados de potabilización por conservación en la cuenca generadora.

No aplica

Métodos de evaluación integral (ecológica, económica, y social).

Documento metodológico. Presenta tabla que relaciona servicios ambientales con diversos métodos de valuación económica

No aplica

Estimación de transacciones de mercado a tarifas de agua corrientes.

Estimación de valores marginales. Unidad espacial administrativa. No usa enfoque de cuenca.

Identifica tendencia creciente de la tarifa de agua media. Tarifas varían mucho entre estados, al interior de cada estado, y en el tiempo.

Estimación de transacciones de mercado a tarifas de agua corrientes.

Estimación de valores marginales. Utiliza teoría de sistemas para relacionar precio con usos consuntivos (municipal y agrícola) con noconsuntivos (hidroeléctricas). No relaciona resultados con cobertura forestal en la cuenca.

El precio observado se determina más por usos no-consuntivos que consuntivos. Cambios en la operación de las presas de la cuenca resultaron más relevantes que cambios en la disponibilidad natural.

Región Oeste de Estados Unidos (14 estados). 1990-2003

Cuenca del Río Colorado

Caso de estudio: Mangarai, Indonesia

Método

Esquema conceptual: Cambio en la producción.

Caso de estudio: costo de reemplazo de oferta en tiempo de sequía.

Método conceptual en tres etapas: 1) conservación de la cuenca, 2) impacto en el servicio ambiental, 3) evaluación del impacto en bienestar. El caso de estudio mide el costo de oportunidad del tiempo invertido en abastecerse de agua en ausencia del flujo base del río

Presenta un esquema conceptual general y un caso de estudio con análisis más reducido.

Un incremento en el flujo base derivado de mayor cobertura forestal reduce el costo para los hogares de abastecerse en época de sequía.

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Estudio

Servicios ambientales

Dixon (2000) in Dasgupta (2000)

Afectados por las presas: transporte de sedimentos, calidad del agua, pesca, recreación,

Aylward (2002)

Hidrológicos: calidad () y cantidad (provisión subterránea y superficial, control de inundaciones)

Cotler et al (2011)

Ambientales. Suelos agrícolas

México.

Ambientales e hidrológicos.

Revisión conceptual. Ejemplifica con casos particulares: Nueva York y los Catskill.

NY: Costo de reemplazo de purificación.

Defiende el método de costo de reemplazo por distinguir ganancias entre invertir en capital manufacturado o capital natural.

Cobertura forestal de Estados Unidos

Extrapolación de resultados unitarios de Costanza et al (1997) y agregación para 210 millones de hectáreas en EEUU.

Costanza et al (1997) utilizan un abánico de métodos de valuación. La agregación de los resultados en un número es cuestionable.

Cambio en el valor de la producción ante escenarios. Modelación económicaecológica usando teoría de sistemas.

Reporta características del proyecto más avanzado de una iniciativa gubernamental para evaluar servicios ecosistémicos.

No incluye resultados.

Costo de reemplazo del sistema de acuíferos de la ZMVA

Evalúa el costo financiero de una combinación de 5 opciones de trasvase que reemplazan el volumen de extracción subterránea.

Ver sección de Métodos del presente documento.

Salzman (1997)

Krieger (2001)

Servicios ambientales de cobertura forestal

Lugar, año

No aplica

Método Cambio en la producción, gastos defensivos, costo de reemplazo, costo de viaje, evaluación contingente.

Cork (2003)

Ambientales e hidrológicos.

Carrera y Gaskin (2007)

Hidrológicos: provisión

Cuenca del Valle de México

Estimaciones de costos o beneficios

Revisión de la literatura. Reporta relación de servicios ambientales afectados por las presas y métodos de valoración.

Revisión de la literatura. Reporta una mayoría de estudios sobre los costos ex-situ de la erosión de suelos.

No aplica

Cuenca Goldburn Broken, Australia

Observaciones

Lista varios costos derivados por afectaciones en la cantidad y calidad de agua asociados con la erosión de suelos. Concluye que la conversión forestal incrementa sedimentación.

Costo de reemplazo y cambio en la productividad de la erosión de suelos agrícolas.

Fuente: elaboración propia.

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En la literatura relevante hay dos estudios de caso que ilustran bien las características del costo de reemplazo de servicios hidrológicos, en particular los de filtración. El primero es el de la ciudad de Nueva York y la cuenca alimentadora de su fuente de agua potable, ubicada 90 kilómetros al norte en una región montañosa conocida como Catskill, y que ha sido descrito, entre otros, por Heal (2000), por Chichilnisky y Heal (1998), y por Postel et al (2005). Históricamente la ciudad de Nueva York recibía agua de buena calidad y evitaba la construcción de plantas de potabilización para cumplir con las normas establecidas por la Agencia de Protección Ambiental estadounidense. Sin embargo, a medida que las actividades económicas en los Catskill alteraban el funcionamiento de la cuenca, la calidad de agua fue disminuyendo a punto tal que, en la década de los noventa, la Agencia recomendó a la ciudad tomar medidas para asegurar que el suministro de agua cumpliera con las normas relevantes.

La ciudad de Nueva York se encontró en un dilema: sustituir la filtración con plantas de potabilización o realizar acciones de conservación en la región en donde se genera el agua para mejorar su funcionamiento. La ciudad estimó los costos de construir las plantas de tratamiento en 9 mil millones de dólares (Heal, 2000). En lugar de proceder con el reemplazo, la ciudad eligió tomar las medidas de conservación y rehabilitación en los Catskill que aseguraran la calidad del agua deseada a un costo mucho menor, de alrededor de 1.5 miles de millones de dólares. La estimación del costo de reemplazo motivó, en este caso, la implantación de medidas de conservación de una zona que, además de los servicios hidrológicos que le importaban a la ciudad de Nueva York, presta servicios ambientales adicionales.

El otro estudio de caso resume los costos de potabilización de 27 sistemas de suministro de agua potable en Estados Unidos y los relaciona con el porcentaje con cobertura forestal de la cuenca asociada. Los resultados se resumen en la tabla 2. Como se ve, el costo promedio anual incrementa, tanto en forma absoluta como unitaria, a medida que el porcentaje de cobertura forestal disminuye.

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Tabla 2. Cobertura forestal y costo estimado de filtración de agua en 27 sistemas de oferta de agua en Estados Unidos Porcentaje de la cuenca con cobertura forestal. %

Costos de tratamiento por cada 3,785 m3- US$

Costos de tratamiento. Promedio anual. US$

60 37 50 46 40 58 30 73 20 93 10 115 Fuente: extraído de Postel et al (2005). Traducción del autor.

Incremento en el costo sobre el 60% de cobertura forestal

297,110 369,380 465,740 586,190 746,790 923,450

24 57 97 151 211

III. Servicios hidrológicos asociados al Bosque de Agua El Bosque de Agua: Características básicas y presiones El Bosque de Agua (BA) se encuentra entre las zonas metropolitanas de las ciudades de México, de Cuernavaca y de Toluca. Tiene una extensión de 235,000 hectáreas y se conforma por las sierras de Ajusco-Chichinautzin y de las Cruces (ECOBA, 2012), que a su vez conforman parte alta de las cuencas hidrográficas del Valle de México, Balsas, y Lerma-Chapala (INE, 2010), y zonas de recarga para los acuíferos de la región. El BA tiene, además, una importante diversidad biológica, 10% de la cual es endémica, que representa el 1.98% de la biodiversidad mundial (INE, 2010). Mientras algunas porciones del BA han sido declaradas como “región prioritaria terrestre para la conservación” (CONABIO, 2002, citado en ECOBA, 2012), o como “región hidrológica prioritaria”, (CONABIO, 2003, citado en ECOBA, 2012), de modo tal que el 70% de su superficie está protegido por alguna de las 21 Áreas Naturales Protegidas (ANPs) federales (6), estatales (10), o municipales (5), sólo una tercera parte cuenta con un plan de manejo, por lo que la protección es, en los hechos, nominal (ECOBA, 2012; INE, 2010).

La Figura 3 muestra, en el panel a, los 37 municipios y delegaciones del Estado de México (gris), Distrito Federal (naranja) y Morelos (morado) que contienen al BA y, en el panel b, las coberturas de suelo. Al estar entre tres zonas metropolitanas de importancia nacional, existen diversas presiones económicas que inducen el cambio de cobertura forestal hacia diversos usos económicos del suelo. El panel C muestra la cobertura de uso de suelos en 2008 en los 37

17

municipios, en el que se distingue, además del bosque (verde), el suelo agrícola (azul claro), pastizal inducido (amarillo), y las zonas urbanas (gris oscuro). Figura 1. Bosque de Agua y coberturas de suelo

Panel a

18

Panel b

De acuerdo con INE (2010), la cobertura forestal del BA se ha fragmentado y se ha reducido en más del 20% entre 1976 y 2008. La tabla 3 resume los cambios en las diversas coberturas. Los conceptos iluminados en la tabla representan la transición de la cobertura boscosa hacia alguna otra. Alrededor de 53.2 km2 de bosque, o un 20% de su superficie, ha sufrido algún tipo de modificación derivada de presiones económicas. La secundarización del bosque primario domina con más del 85% de ese cambio. A la urbanización corresponden alrededor de 18.5 km2 del cambio de uso de suelo mostrado en la Tabla, reclamando superficie de agricultura de temporal (13.2 km2), de pastizal cultivado (2.86 km2), y de selva caducifolia secundaria (2.4 km2).

19

Tabla 3. Cambio de uso de suelo en el Bosque del Agua: 1976-2008 Uso de Suelo en el Bosque del Agua  CAMBIO 1976‐2008    

Km2 

Selva Subcadocifolia Secundaria ‐ Agricultura de Temporal 

5.61

Selva Subcadocifolia Secundaria ‐ Pastizal Cultivado 

3.23

Selva Subcadocifolia Secundaria ‐ Selva Subcadocifolia Secundaria Selva Subcadocifolia Secundaria ‐ Zona Urbana  Bosque Mesófilo Primario ‐ Bosque Mesófilo Primario 

91.23 2.41 64.67

Bosque Mesófilo Primario ‐ Bosque Mesófilo Secundario 

8.57

Bosque Mesófilo Secundario ‐ Bosque Mesófilo Primario 

2.61

Bosque Templado Primario ‐ Agricultura de Temporal  Bosque Templado Primario ‐ Bosque Templado Primario  Bosque Templado Primario ‐ Bosque Templado Secundario  Bosque Templado Primario ‐ Pastizal Cultivado  Bosque Templado Primario ‐ Selva Subcadocifolia Secundaria 

21.4 765.1 463.42 17.55 3.7

Bosque Templado Secundario ‐ Agricultura de Temporal 

11.86

Bosque Templado Secundario ‐ Agricultura de Temporal 

4.01

Bosque Templado Secundario ‐ Bosque Templado Secundario  Bosque Templado Secundario ‐ Pastizal Cultivado 

139.47 1.1

Matorral Xerófilo Primario ‐ Agricultura de Temporal 

1.47

Matorral Xerófilo Primario ‐ Matorral Xerófilo Primario 

2.62

Pastizal Cultivado ‐ Pastizal Cultivado 

127.17

Pastizal Cultivado ‐ Selva Subcadocifolia Secundaria 

1.01

Pastizal Cultivado ‐ Zona Urbana 

2.86

Agricultura de Temporal ‐ Agricultura de Humedad 

3.52

Agricultura de Temporal ‐ Agricultura de Temporal 

646.71

Agricultura de Temporal ‐ Selva Subcadocifolia Secundaria 

1.35

Agricultura de Temporal ‐ Zona Urbana 

13.2

Total 

2,405.85

Fuente: INE (2010).

La recarga de acuíferos La recarga de acuíferos es un proceso ambiental complejo que depende de la combinación de factores climatológicos (ie., precipitación y temperatura), geológicos (ie., capacidad de infiltración y de transporte de diferentes tipos de roca) y de suelos y sus coberturas (ie., capacidades de retención y las interacciones biofísicas con la vegetación) (Carrera y Gaskin, 2008). Diversos estudios existentes para la cuenca del Valle de México coinciden en que, dada la 20

combinación presente de estos factores, la zona del BA es una importante fuente de flujos de recarga para sus acuíferos.

Dadas las características geológicas de la cuenca del Valle de México, existen capacidades diferenciadas de recarga del sistema de acuíferos. La Figura 2 y la tabla 4 (ambos extraídos de UAM, 2007) informan que la mancha urbana de la Ciudad de México se asienta sobre una capa prácticamente impermeable de arcilla lacustre cuyo grosor va de 5 a 40 metros. El corte transversal (mapa 1 en Figura 1) informa que por debajo de esta capa se encuentran depósitos aluviales con capacidad de recarga alta (22% de porosidad eficaz), de donde se extrae la mayor parte del agua subterránea. Esta capa aluvial aflora en la superficie siguiendo el contorno de los lagos ya extintos, y colinda con la zona de pie de monte de las sierras de las Cruces y Nevada (Figura 3), que exhibe capacidad de recarga alta (18% de porosidad eficaz).

Al sur, al poniente y al oriente de la cuenca se encuentran formaciones de roca volcánica con capacidad de recarga muy alta (35% de porosidad eficaz, sierras de Chichinautzin, Nevada, de las Cruces y de Santa Catarina). De forma consistente con el balance de UAM (2009), Carrera y Gaskin (2008) encuentran que la mayor parte de la recarga de la cuenca ocurre en estas sierras circundantes, en particular en las Sierras Nevada, Chichinauztin, y de Guadalupe. Conclusiones similares se pueden encontrar en Ortega y Farvolden (1989) y en Angeles-Serrano (2003).

Además de las características geológicas, estas sierras concentran la precipitación regional hasta en un 70% por encima de la precipitación de la cuenca baja. La precipitación media anual es de 1200 mm/año en la Sierra de las Cruces, de 900 mm/año en la Sierra del Ajusco, de 800 mm/año en las Sierra Nevada y del Chichinautzin (Bojórquez et al 2000), y de 700 mm/año en la parte baja de la cuenca (Carrera y Gaskin, 2008). El estudio de Ortega y Farvolden (1989) reporta balances hídricos regionales en los que la recarga representa el 42% del volumen de precipitación en la Sierra del Chichinautzin, entre el 30 y el 40% en la Sierra de las Cruces, y entre el 40 y el 50% en la Sierra Nevada.

21

Figura 2. Corte transversal sur-norte del acuífero superior, y mapa geológico de la Cuenca del Valle de México

Fuente: Extraído de UAM (2009).

22

Tabla 4. Unidades hidrogeológicas del acuitardo superior y el acuífero superior, con sus características y potencial para recarga

Fuente: Extraído de UAM (2009).

23

La distribución de coberturas de suelo implica que las zonas más importantes para la recarga de acuíferos se encuentran en su mayor parte bajo algún tipo de cobertura vegetal o forestal. Bojórquez et al (2000) reportan balances hídricos positivos para la porción del Distrito Federal catalogada como Suelo de Conservación Ecológica (SCE). Esta porción representa alrededor de 89,000 hectáreas, o cerca del 50% del territorio del DF. Alrededor de 50,000 hectáreas del SCE está cubierto por algún tipo de vegetación natural (bosques de abeto, de roble, de pino, matorral o pastizal). Los autores encuentran que alrededor del 50% del SCE exhibe balances positivos de agua, es decir, que genera agua disponible para escurrimiento o recarga después de la evapotranspiración. De acuerdo con una categorización por tipo de vegetación, los autores encuentran que la totalidad de la superficie cubierta con bosque de abeto, con vegetación alpina o con vegetación riparia presenta balances hídricos positivos muy por encima de la media.

A pesar del relativo consenso sobre la ubicación de las zonas de recarga más importantes en el BA, el volumen de recarga está sujeto a alguna incertidumbre. Carrera y Gaskin (2008) estiman el volumen de recarga de toda la cuenca del Valle de México, aunque generada en su mayor parte en las sierras circundantes, dentro del rango de 10.9 y 23.8 m3/s. Serrano (2003) estima la recarga generada en las sierras Chichinautzin y de las Cruces entre 15 y 25 m3/s, y advierte de alguna subestimación. El Centro del Tercer Mundo para el Manejo del Agua reporta 20 m3/s (CTMPMA, 2002); la DGCOH (1994; citado en Carrera y Gaskin, 2008) utiliza un flujo de recarga del acuífero de la ZMVM igual a 15.6 m3/s, y Capella (2000) estima la recarga del Chichinautzin y de la Sierra de las Cruces hacia el acuífero de la ZMVM en 17 m3/s, y de la Sierra Nevada en 11 m3/s (ver Tabla 5). Adicional a esta incertidumbre, dado que el BA es parte aguas entre tres grandes cuencas hidrográficas (la del Valle de México, la del Lerma, y la del Balsas), los flujos de recarga no se distribuyen únicamente hacia la Cuenca del Valle de México. Ortega y Farvolden (1989) estimaron la división de los flujos subterráneos entre estas tres cuencas, y determinaron que el 40% del flujo de recarga de la Sierra del Chichinautzin va para el Valle de México y el 60% para Cuernavaca; mientras que el 70% de la recarga en la Sierra de las Cruces va para el Valle de México y el 30% para Toluca.

24

Tabla 5. Estimaciones del volumen de recarga en la Cuenca del Valle de México Estudio Carrera y Gaskin (2008) Serrano (2003) CTMPMA (2002) DGCOH (1994) Capella (2000) Fuente: elaboración propia.

3

m /s 10.9-23.8 15-25 20 15.6 17

Volumen de recarga Comentarios Recarga en toda la cuenca, aunque concentrada en la zona del BA Sierras Chichinautzin y de las Cruces. Acuífero ZMVM Sierras Chichinautzin y de las Cruces.

Al discutir la prospectiva del manejo del agua en la cuenca del Valle de México, Carrera y Gaskin (2008) sugieren que la geología de la cuenca ha protegido de algún modo al sistema de acuíferos. Por un lado, la baja permeabilidad de los depósitos lacustres sobre los que la mayor parte de la mancha urbana se asienta ha evitado la contaminación (conclusión que también se encuentra en Edmunds et al, 2002, y en Bojórquez et al, 2000). Por otro, el terreno montañoso que concentra la generación de flujos de recarga está protegido relativamente de la urbanización por su relieve.

Sin embargo, estas consideraciones deben ser tomadas con cautela. Las mediciones de Carrera y Gaskin están calibradas para el período 1977-1981, periodo en el que la mancha urbana aún no invadía las zonas boscosas del BA como lo ha hecho desde entonces, además de que existe evidencia de contaminación en el acuífero (Mazari-Hiriart et al, 2006; Mazari-Hiriart et al, 2001) que puede deberse tanto a diversas fugas del sistema de drenaje combinado (con frecuencia ocasionados por hundimientos desiguales), como a contaminación por flujos horizontales. Por otro lado, de acuerdo con Tortajada (2006), tres cuartas partes de los nuevos hogares construidos en la Ciudad de México de 1980 a 2000 se localizan en las siete delegaciones con la mayor superficie de suelo de conservación (Cuajimalpa, Alvaro Obregón, Magdalena Contreras, Tlalpan, Milpa Alta, Tláhuac y Xochimilco), por lo que la expansión de la mancha urbana sobre el BA ha ocurrido después del período analizado por Carrera y Gaskin (2008).

25

Explotación de agua subterránea

El panel a de la Figura 3 muestra los diez acuíferos seleccionados por la Iniciativa del Bosque de Agua por tener zona de recarga en el BA. La Región Centro se conforma por la extensión de los acuíferos, mientras que la Región Bosque de Agua se conforma por los municipios que contienen la zona boscosa. El panel b muestra la ubicación de los pozos de extracción listados en el Registro Público de Derechos de Agua de la Comisión Nacional del Agua. Figura 3. Región Bosque de Agua y Región Centro: Acuíferos (panel a) y pozos de extracción (panel b)

26

Fuente: Elaboración propia con datos de CNA (2012)

La tabla 6 muestra que poco más de 28 millones de personas viven en los municipios que extraen agua de acuíferos que se recargan en el BA. La mitad se concentra en el acuífero de la ZMCM, y una quinta parte en el acuífero Cuautitlán-Pachuca. La tabla muestra el dominio de las localidades urbanas en la zona, en las que viven alrededor de 25 millones de personas, o el 92% del total. De acuerdo con REPDA (2012), existen más de 5,300 pozos de extracción con una concesión agregada de 46.7 m3/s. Los acuíferos de la ZMCM (28%) y el de CuautitlánPachuca (22%), sobre los que se asienta gran parte de la ZMVM, son responsables del 50% de la concesión total. Por último, los usos primarios de concesión muestran un patrón que contrasta con el comportamiento en el resto del país, en el que el uso agrícola domina. Como se ve, los usos público-urbano son mayoritarios, responsables del 63% del total concesionado. El uso agrícola representa una quinta parte, mientras que el industrial representa el 18%. 27

Tabla 6. Región Centro: Distribución de la población, de la explotación de pozos, y del uso principal de la concesión de aguas en los acuíferos del Bosque de Agua Acuífero CHALCOAMECAMECA CUAUTITLANPACHUCA CUAUTLA-YAUTEPEC CUERNAVACA IXTLAHUACAATLACOMULCO TENANCINGO TEPEJI DEL RIO VALLE DE TOLUCA VALLE DEL MEZQUITAL ZMCM Total

Población Habitantes Urbano Millones % % Hab.

Explotación Pozos

m3/s

%

%

Uso principal (fracción) Agrícola Público o Industrial Urbano pecuario

1.50

5.21

0.94

120

2

3.6

8

0.14

0.01

0.85

5.50 0.70 0.90

19.10 2.43 3.13

0.96 0.74 0.91

818 984 324

15 18 6

10.3 2.5 6.0

22 5 13

0.40 0.42 0.02

0.10 0.10 0.07

0.50 0.48 0.91

0.70 1.40 0.60 2.40

2.43 4.86 2.08 8.33

0.46 0.75 0.85 0.79

511 90 63 928

10 2 1 17

2.2 0.4 0.2 4.1

5 1 0 9

0.57 0.43 0.23 0.35

0.05 0.07 0.44 0.25

0.38 0.50 0.33 0.40

0.60 14.50

2.08 50.35

0.63 364 0.99 1,157

7 22

4.4 13.0

9 28

0.06 0.01

0.67 0.18

0.27 0.81

28.80 100.00

0.92 5,359

100

46.7

100

0.20

0.18

0.62

Fuente: Elaboración propia con datos de INEGI (2012) y REPDA (2012).

La tabla 7 restringe los datos a los 37 municipios y delegaciones que contienen al BA. Alrededor de seis millones de personas viven en estas entidades, y se nota aún más el dominio de la ZMCM, pues concentra al 63% de la población regional. En estas entidades se encuentran 1,249 pozos con una concesión de 16.5 m3/s. Las concesiones sobre el acuífero de la ZMCM representan el 51% del subtotal, mientras que el de Cuernavaca ahora aparece con una tercera parte. Como se ve, el dominio de las concesiones urbanas se agudiza, con el 86% de los usos principales. La agricultura y la industria autoabastecida reducen su participación a menos del 10% cada uno.

28

Tabla 7. Región Bosque de Agua: Distribución de la población, de la explotación de pozos, y del uso principal de la concesión de aguas en los acuíferos del Bosque de Agua Población Acuífero CHALCO-AMECAMECA CUAUTITLANPACHUCA CUAUTLA-YAUTEPEC CUERNAVACA IXTLAHUACAATLACOMULCO TENANCINGO TEPEJI DEL RIO VALLE DE TOLUCA VALLE DEL MEZQUITAL ZMCM Total

Explotación Pozos

%

m /s

72

6

1.2

Uso principal (fracción) Agrícola Público % Industrial o pecuario Urbano 7 0.25 0.01 0.74

0.36

5.93

Urbano % 0.93

0.20 0.15 0.60

3.38 2.44 10.02

0.88 0.73 0.94

18 212 199

1 17 16

0.1 0.7 4.7

1 4 28

0.01 0.49 0.01

0.24 0.01 0.07

0.75 0.50 0.92

0.10 0.06 0.21 0.51

1.63 0.96 3.43 8.49

0.34 0.24 0.89 0.65

27 16 9 284

2 1 1 23

0.2 0.1 0.0 1.1

1 1 0 7

0.85 0.00 0.85 0.51

0.02 0.27 0.00 0.17

0.13 0.73 0.15 0.32

0.02 3.79 5.99

0.37 63.34 100

0.38 0.98 0.91

8.4 51 16.5 100

0.01 0.09

0.04 0.06

0.96 0.86

Habitantes

%

412 33 1249 100

3

Fuente: Elaboración propia con datos de INEGI (2012) y REPDA (2012).

IV. Métodos Fuentes alternativas de suministro

El costo de reemplazo se calcula con la combinación de mínimo costo entre 6 opciones alternativas de abastecimiento existentes en la literatura (ver tabla 8). A diferencia del tratamiento en Carrera y Gaskin (2009), en este estudio se toma en cuenta que las capacidades de la tabla 8 representan el caudal de diseño, y se asume que existe un cierto rango de capacidad ociosa en la operación cotidiana. Se toma el caso del sistema Cutzamala, cuya operación máxima se estima en 80% de su capacidad de diseño, como ejemplo.

29

Tabla 8. Fuentes alternativas de suministro Proyecto

Características

1. Temascaltepec

Caudal de diseño: 7m3/s. Se utiliza la presa El Tule para almacenar agua del río y bombearla a la presa Valle de Bravo. Se afecta la producción de electricidad en las plantas Santa Bárbara y Tingambato. Utilización máxima 5.6 m3/s.

2. Tecolutla

Cap. 15 m3/s. Utiliza infraestructura de la presa Necaxa y afecta producción eléctrica. Utilización máxima 12 .

3. Amacuzac

Cap. 15 m3/s. Afecta la producción eléctrica de las presas El Caracol, Infiernillo y La Villita. Utilización máxima 12 m3/s.

4. Oriental-Libres

Cap. 7 m3/s. Explotación de los acuíferos de esta cuenca. Utilización máxima 5.6 m3/s.

5. Taxhimay

Cap. 5 m3/s. Utilización del agua en esta presa para uso público-urbano en lugar de para irrigación. Utilización máxima 4 m3/s.

6. Recarga por inyección.

Cap. 10 m3/s. Utilizar agua de los Ríos Churubusco y del Gran Canal, aplicar tratamiento e inyectar en la Sierra Chichinautzin. Utilización máxima 8 m3/s.

Fuente: Carrera y Gaskin (2009). La fuente original de las opciones 1-6 es Ramírez-Sama (1990). La fuente del proyecto de recarga es DGCOH (1997).

Modelo

El modelo de este estudio busca el mínimo costo entre diferentes alternativas de inversión utilizando técnicas de programación lineal. El cálculo de los costos de cada una de las alternativas presentadas en la Tabla 8 se basa en Carrerra (2006) y en Carrera y Gaskin (2009), pero se realizan algunas modificaciones a los métodos usados por estos autores. En particular, los costos se actualizan por inflación a 2011 y se modifican las características financieras del proyecto para hacerlas comparables a las utilizadas por la CONAGUA en el plan financiero de la Planta de Tratamiento de Atotonilco (CNA, 2010). La Tabla 9 expone las diferencias principales.

30

Tabla 9. Algunos aspectos financieros de las opciones de trasvase Tasa de descuento. %

Estudio

Plazo

Carrera (2006)

50 años

3

5 años

ND

0

ND

26 años

6

Capitalización en 4 años, amortización a 26 años

Carrera y Gaskin (2009) Este estudio basado en CNA (2010)

Amortización capital fijo

Fuente: Elaboración propia.

Costos de construcción, de operación y mantenimiento, y unitarios

Los costos asociados a cada uno de los proyectos tienen cuatro componentes: de capital, de gasto de energía, de oportunidad de la energía perdida, y de mantenimiento. Los gastos de construcción de cada proyecto se capitalizan para el inicio del quinto año de su operación con un calendario de inversión en el que en el primer año se cubre el 20% de la inversión total, en los años dos y tres se cubre el 35% respectivamente, y en el cuarto año el 10% restante. Debido a esto, es necesario estimar el costo de oportunidad financiero en que se incurre durante la ministración calendarizada de los gastos de construcción. En este trabajo se utiliza la tasa de descuento de 6%, que es una de las tasas utilizadas en el plan financiero de la PTAR (CNA, 2010). El costo de inversión que resulta se amortiza por anualidades en un período de 26 años. Finalmente, los gastos anuales de operación y mantenimiento, de bombeo y de energía perdida se contabilizan en el costo total asumiendo que se incurren desde el año inicial hasta el año último.

Formalmente, si Ii es el gasto total de construcción, la capitalización en cinco años con el calendario de ministraciones implica que los costos de construcción, Ci, incluyendo el costo de oportunidad financiero, quedan:

Es decir, en el primer año se ministra el 20% de los costos de construcción, en los años dos y tres se ministra el 35% en cada uno, y en el cuarto año el 10% restante. El factor (1+r)t calcula el

31

costo de oportunidad financiero de esos recursos al año 5 si se invirtieran alternativamente (por ejemplo, en el sistema financiero) a la tasa r en el período t.

Dado que el plan financiero amortiza los costos de construcción con 26 anualidades, Ai, éstas deben ser tales que el valor presente de su costo de oportunidad financiero iguala a Ci. Por ejemplo, la anualidad inicial de amortización A1 podría obtener un rendimiento financiero de Ai(1+r)26 si se invirtiera en el sistema financiero a la tasa r, por lo que representa su costo de oportunidad financiero. Similarmente, el costo de oportunidad de la anualidad del segundo período es Ai(1+r)25, y así sucesivamente. El flujo del costo de oportunidad financiero de las 26 anualidades Ai es

Y el valor presente al inicio del período de dicho flujo debe cumplir con la condición:

Donde Ci representa el costo de construcción incurrido. La Tabla 10 muestra los resultados de este procedimiento. Como se ve, la opción más cara en cuanto a los costos de construcción es la del trasvase del Río Amacuzac, mientras que la más barata es la de recarga por inyección artificial. No obstante, el comportamiento de los costos de operación y mantenimiento es distinto: mientras que estos costos son mayores en el trasvase del Río Tecolutla, el trasvase desde la presa Taxhimay exhibe los menores. Tabla 10. Detalle financiero de las opciones de trasvase Caudal de Utilización Ci Ai diseño promedio m3/s m3/s Mill. USD Mill. USD 10 8 872.2 67.1 Recarga 5 4 952.0 73.2 Taxhimay 7 5.6 1,498.5 115.2 Oriental-Libres 15 12 3,221.6 247.8 Amacuzac 15 12 3,191.1 245.4 Tecolutla 7 5.6 1,573.7 121.0 Temascaltepec 59 47.2 Total

O&M USD/m3 0.34 0.12 0.26 0.8 1.04 0.86

32

Fuente: Elaboración propia con datos de Carrera y Gaskin (2009) . Ci=costo de construcción. Ai, anualidad de amortización. O&M= costos variables de operación desde el año inicial. Se asume que estos costos aumentan con la inflación anual objetivo de Banco de México (3.5% anual).

Por último, el cálculo del valor presente a tasa r para el proyecto i queda:

Donde cit representa el costo unitario en t de mantenimiento y operación de la opción i y xit el volumen de trasvase en la opción i en el período t.

Los costos unitarios totales de cada opción que resulta de este tratamiento se calculan dividiendo el valor presente expresado arriba por el volumen total de trasvase en todo el período contemplado. La Tabla 11 presenta estos cálculos asumiendo que todas las opciones se utilizan a la capacidad máxima respectiva durante los 26 años de la vida útil. La tabla informa que la suma de los proyectos puede trasvasar un máximo de 47.2 m3/s, con un costo combinado de 31.5 miles de millones de dólares. Tabla 11. Costos totales y unitarios de utilizar la capacidad máxima de las opciones de trasvase Caudal de Capacidad Costo Costo Suministro diseño máxima unitario total m3/s m3/s m3/s $/m3 mmdd 10 8 8 0.39 2.6 Recarga 5 4 4 0.4 1.3 Taxhimay 7 5.6 5.6 0.54 2.5 Oriental-Libres 15 12 12 0.95 9.3 Amacuzac 15 12 12 1.13 11.1 Tecolutla 7 5.6 5.6 1.01 4.7 Temascaltepec 59 47.2 47.2 0.82 31.53 Total

Fuente: El autor. La opción con el menor costo total es Taxhimay, pues a pesar de que no es la de menor inversión (ver Tabla 10) es la de menor costo de operación y de menor capacidad. Las opciones más costosas son los trasvases desde la cuenca del río Tecolutla y del Amacuzac, tanto por tener los mayores costos unitarios como los mayores costos de amortización de la inversión necesaria (ver Tabla 10). La capacidad combinada de 47.2 m3/s tiene un costo unitario de 0.82 USD/m3. Esta 33

capacidad es mayor a los volúmenes a reemplazar en este estudio, por lo que en los escenarios o bien no será necesaria la construcción de todas las opciones, o no será necesaria su utilización con esta intensidad. La no construcción de alguna de estas opciones reduce el costo total de trasvase al evitar incurrir en los costos de construcción. La utilización de cualquier opción con capacidad ociosa positiva (ie., por debajo de la capacidad máxima permitida) reduce el costo total al evitar incurrir en los costos variables de operación y mantenimiento. No obstante, como se verá más adelante, la capacidad ociosa de alguna opción tiene el efecto de elevar el costo total unitario respectivo por la sencilla razón de que los costos de construcción se distribuyen en un menor volumen.

Solución del mínimo costo

La solución del mínimo costo se obtiene como solución a un problema de optimización restringida que minimiza el costo total de los proyectos en operación sujeto a la satisfacción de los requerimientos de demanda y a que cada proyecto no sobrepase su capacidad máxima de trasvase. Formalmente, el programa matemático es:

sujeto a

Donde wt representa el volumen de demanda a reemplazar y

la capacidad máxima de cada

opción de inversión. El problema se resuelve con programación lineal de variables mixtas (contínuas y enteras).

34

Escenarios de Control de fugas

La Tabla 12 muestra que alrededor del 43.5% del volumen de agua que entra al sistema de distribución en la Ciudad de México se pierde por fugas. La mayor fracción, un 27.5%, se pierde en los hogares: 12.5% se pierde en las tomas domicilarias y 15% al interior de los hogares. Tomando en cuenta que la suma de las fuentes de abastecimiento actuales está alrededor de 60 m3/s (72% de extracción subterránea, 26% del Sistema Lerma-Cutzamala, y el resto de manantiales superficiales locales), las fugas totales representan alrededor de 26 m3/s, distribuidos como muestra el cuadro siguiente. Capella (2000) presenta cifras similares: las fugas del sistema las estima en alrededor de 37% del suministro, mientras que las tomas domiciliarias son responsables de una quinta parte de las pérdidas. Tabla 12. Distribución de las fugas en el sistema de distribución de agua del Distrito Federal Concepto

Volumen de pérdida de suministrar 60 m3/s. m3/s

Porcentaje de pérdida. %

Líneas de conducción

4

2.4

Plantas potabilizadoras

2

1.2

Tanque regulador

5

3

Tuberías primarias

2.5

1.5

Tuberías secundarías

2.5

1.5

Tomas domiciliarias

12.5

7.5

Interior de las casas

15 (12% en excusado; 3% en tinacos, llaves,etc.)

9 (7.2 en excusado y 1.8 en tinacos, llaves, etc)

43.5

26.1

Total

Fuente: Elaboración propia con datos del Centro de Capacitación en Agua y Saneamiento citados en Padgett (2010).

En esta sección se diseñan escenarios referentes al volumen de extracción y a diferentes porcentajes de control de fugas en tuberías secundarias, en tomas domiciliarias y en el interior de los hogares. El Sistema de Aguas de la Ciudad de México (SACM, 2007) contempla, en su Programa de Manejo Sustentable del Agua para la Ciudad de México (PMSACM), tres acciones principales para el control de fugas en tuberías secundarias y en tomas domiciliarias. La primera 35

consiste en un programa de sectorización que divide a la red de distribución para controlar con válvulas de seccionamiento las diversas presiones del sistema (a la sazón una de las causas principales del rompimiento de tuberías) y las fugas locales. Este programa tiene un costo de implementación a seis años (2007-2012) de 520 millones de pesos (SACM, 2007).

La segunda consiste en la rehabilitación y sustitución de 2,000 km de tuberías secundarias por tuberías de polietileno (SACM, 2007), a un costo de implementación a seis años (2007-2012) de 2,200 millones de pesos. El PMSACM estima que el caudal recuperable combinado por la sectorización y la rehabilitación de tuberías secundarias es de 2.5 m3/s. La tercera consiste en un programa de detección y supresión de fugas en la red de distribución que busca abarcar anualmente los 10,000 km de red primaria y secundaria al final del periodo de implementación de 5 años (2008-2012), con un volumen recuperable de 0.5 m3/s a un costo de implementación (2008-2012) de 250 millones de pesos. El PMSACM plantea la necesidad de llevar a cabo este programa aproximadamente cada 10 años. De tener éxito, estas medidas recuperarían un caudal de 3 m3/s, equivalente a una tercera parte de las fugas estimadas (10.5 m3/s) en tuberías primarias, secundarias y en tomas domiciliarias (ver tabla 11), a un costo de 2,970 millones de pesos implementados en el periodo contemplado (2007-2012). No obstante, estas medidas no contemplan acciones que ataquen las fugas al interior de los domicilios, que representan de forma combinada el porcentaje más elevado de fugas en el sistema, el 15% del volumen suministrado, equivalente a 9 m3/s. La corrección de las fugas al interior de los hogares no requiere de las obras de infraestructura arriba comentadas, sino de la implementación descentralizada en millones de hogares de acciones relativamente sencillas. Debido a la poca información a este respecto, imaginamos dos escenarios respecto al control de fugas al interior de los hogares que se sumarían a las acciones del SACM arriba comentadas. Se asume que se llevan a cabo acciones en los hogares tal que se reduce el 50% o, alternativamente, el 100% de las fugas al interior de los hogares.

Los escenarios que se construyen aquí combinan cuatro situaciones respecto al control de fugas:

36

1. Inexistente. No se llevan a cabo las medidas del PMSACM ni las acciones al interior de los hogares. Da una estimación base para calcular el costo de reemplazo ante la ausencia de acciones de control de las fugas. 2. Se implementan las acciones del PMSACM. Se ahorran 3 m3/s y se asume que este ahorro se traduce en una disminución equivalente en la explotación de los pozos. 3. Se implementan las acciones del PMSACM y se disminuye el 50% de las fugas al interior de los hogares. Estas acciones representan un ahorro combinado de 7.5 m3/s y se asume que se traduce en una disminución equivalente en la explotación de los pozos. 4. Se implementan las acciones del PMSACM y se elimina la totalidad de las fugas al interior de los hogares. Estas acciones representan un ahorro combinado de 12.5 m3/s, y se asume que se traduce en una disminución equivalente en la explotación de los pozos.

El análisis de escenarios aplica estas cuatro situaciones a dos volúmenes de extracción de agua subterránea, el de la Región Centro y el de la Región Bosque de Agua. Esto da como resultado ocho escenarios con igual número de volúmenes a reemplazar, mostrados en la Tabla 13 e ilustrados en la Figura 5. Los escenarios de reemplazo para la Región Centro implican un rango del volumen a reemplazar de entre 34.7 m3/s y 46.7 m3/s. Estos escenarios están representados por los puntos del 1 al 4 en la figura 3. Para la Región Bosque de Agua, en cambio, el rango de volúmenes a reemplazar va de 4.5 m3/s hasta 16.5 m3/s, representados por los puntos 5 al 8 de la figura 3. Tabla 13. Escenarios de control de fugas: volumen ahorrado y volumen a reemplazar Volumen a Volumen Descripción

reemplazar

ahorrado

Región

Bosque de

Centro

Agua

m3/s No reducción

0

46.7

16.5

Medidas del PMSACM

3

43.7

13.5

Escenario 2 + 50% fugas en hogares

7.5

39.2

9

Escenario 2 + 100% de fugas en hogares

12

34.7

4.5

Fuente: Elaboración propia.

37

Figura 4. Volúmenes de reducción de fugas y volúmenes a reemplazar bajo los ocho escenarios de control de fugas

Fuente: Tabla 13.

Costos del control de fugas Como es obvio, el control de fugas no se realiza sin incurrir en costos. El costo total de 2008 a 2012 del PMSACM es de 2,970 millones de pesos (o 215 millones de dólares, al tipo de cambio utilizado en los cálculos anteriores). Para poder comparar este costo con el de reemplazo aquí calculado, hay que tomar en cuenta la temporalidad de los proyectos. El Sistema de Aguas de la Ciudad de México explica que el programa de sustitución y rehabilitación de tuberías, a la sazón el de mayor inversión (2,200 millones de pesos), instalaría tuberías con vida útil tal que no sería necesaria una revisión en el período de 26 años considerado en los escenarios de reemplazo. El PMSACM liga este programa con el de sectorización (de inversión de 520 millones de pesos) para el cálculo del volumen ahorrado (2.5 m3/s). Por este motivo, en este estudio los tomamos como una acción cuya inversión es la suma de sus componentes (2,570 millones de pesos). Para ser comparables con los costos de reemplazo, se asume que este monto representa el valor capitalizado (ie., incluyendo el costo de oportunidad financiero durante el período de ministración de seis años) amortizable en un período de 26 años. 38

. Tabla 14. Resumen de inversiones del PMSACM Programa de detección y supresión de fugas Millones de pesos Sectorización de la red de agua potable Programa de detección y supresión de fugas Programa de sustitución/rehabilitación de tuberías Total

520 250 2,200 2,970

Fuente: SACM (2007).

Por otro lado, el reporte del SACM sugiere que la vigencia del programa de detección y supresión de fugas, de 250 millones de pesos de inversión (o 18 millones de dólares) es de aproximadamente 10 años. Con el fin de establecer una temporalidad comparable, este reporte asume que la vida útil de tales proyectos es de 13 años, de suerte tal que se realizan dos programas similares en el período de vida útil de los proyectos de reemplazo de los escenarios anteriores. Para calcular el valor nominal de la inversión realizable en el año 13 se asume una tasa de inflación futura de 3.5% anual, que es el objetivo de política del Banco de México. Tabla 15. Supuestos financieros de las acciones del PMSACM Número Inversión Costo Volumen Duración Amortización Anualidad de capitalizada unitario Medida US$ US$ m3/s años proyectos Años US$/m3 millones millones Sectorizacion y 2.5 26 1 198.0 26 15.2 0.10 rehabilitación Detección y 0.5 13 2 31.5 26 2.4 0.08 supresión Total 3 229.2 17.62 0.18

La Tabla 15 resume los supuestos financieros realizados en este estudio para que los costos de las medidas del PMSACM sean comparables con los de reemplazo, y los costos unitarios resultantes. La inversión capitalizada del programa de sectorización y rehabilitación de tuberías es de 198 millones de dólares (al tipo de cambio utilizado en este reporte, 13.76 pesos por dólar). La inversión capitalizada del programa de detección y supresión asume la realización de dos acciones en el período de 26 años. El primer año se realiza la inversión del monto reportado en el 39

PMSACM (250 millones de pesos), y en el año 13 se realiza una inversión similar, que ajustada por inflación anual acumulada de 3.5% anual resulta de 391 millones de pesos. Al tipo de cambio utilizado aquí, la suma es de 31.5 millones de dólares.

Se asume que estas inversiones se amortizan en un período de 26 años, por lo que las anualidades reportadas en la tabla resuelven la siguiente ecuación, donde Ci representa las inversiones capitalizadas reportadas en la tabla para cada caso, y donde se utiliza una tasa de descuento r de 6%:

El costo unitario se calcula de igual forma que en los casos anteriores: se calcula el valor presente de las anualidades ministradas en todo el período y se divide por el volumen de agua correspondiente. Como se muestra en la tabla, el mayor costo unitario ocurre con el programa de sectorización, de US$ 0.10/m3, mientras que el del programa de supresión y detección resulta de de US$ 0.08/m3, incluso asumiendo que se lleva a cabo dos veces en el período.

El PMSACM no contempla impulsar medidas para el control de las fugas al interior de los hogares, y por tal razón no incluye estimaciones de los costos. En este reporte se toma el precio de mercado (a Marzo de 2012) de cambiar el “sapo” del contenedor del excusado y de cambiar el flotador y las juntas de tinaco, a la sazón las fuentes más importantes de las fugas al interior de los hogares. De acuerdo con los precios de mercado, se requiere en promedio de un gasto anual de 700 pesos para mantener en buen estado la instalación de suministro al interior de los hogares. Los escenarios contemplan el control del 50% (escenarios 3 y 7) o del 100% (escenarios 4 y 8) del total de las fugas al interior de los hogares. La estimación de los costos asume que se realiza la misma inversión en ambos casos, lo que implica dos situaciones respecto a la eficiencia de las acciones tomadas: los escenarios 3 y 7 asumen que las acciones tienen eficiencia baja en el sentido de que reducen la mitad de las fugas, mientras que los escenarios 4 y 8 asumen que tienen eficiencia alta al controlar el total de las fugas.

40

Para estimar los costos totales del control de fugas al interior de los hogares se toman en cuenta los datos para el Distrito Federal del Censo de Población y Vivienda 2010 (INEGI, 2012). De acuerdo con esta fuente, existen en el Distrito Federal 2.62 millones de hogares con excusado (99% del total). Se asume, por tanto, que el gasto anual es de 1.65 miles de millones de pesos, o 120 millones de dólares anuales al tipo de cambio utilizado. El valor presente de realizar este gasto por 26 años es de 2.3 mmdd, y está reportado en la tabla siguiente. El costo unitario es de 0.64 US$/m3 cuando las medidas controlan el 50% de las fugas domésticas, y de 0.32 US$/m3 cuando las controlan por completo.

Tabla 16. . Estimación de costos totales y unitarios del control de fugas domésticas Costo por Costo Volumen Duración Número de Hogares Costo total hogar unitario Medida US$ M3/S años proyectos anual US$ millones US$/m3 millones Control de 50% fugas 4.5 0.64 interior de hogares 26 26 50.9 2.4 2,356 Control de 100% fugas 9 0.32 interior de hogares

La tabla 17 presenta los costos totales y unitarios de control de fugas para cada uno de los escenarios analizados. La tabla muestra que las medidas centralizadas por el gobierno del Distrito Federal, a pesar de tener la menor capacidad de reducción de fugas, exhiben los menores costos totales y unitarios, con 229 millones de dólares y 0.18 dólares por metro cúbico, respectivamente. Al introducir medidas descentralizadas (llevadas a cabo por los habitantes en sus hogares), los costos totales suben un orden de magnitud, a 2,585 millones de dólares, y los costos unitarios suben a 0.32 o 0.64 dólares por metro cúbico, dependiendo del grado de efectividad de dichas acciones en reducir fugas. Estos resultados se explican por la naturaleza de los gastos: mientras que los costos de las medidas del PMSACM se capitalizan al inicio y se amortizan durante todo el período, por lo que la inflación prevista no surte efecto, los gastos del control en fugas domésticas se incurren anualmente, por lo que tienen que ser ajustados por la inflación.

41

Tabla 17. Costos totales y unitarios del control de fugas Descripción

Volumen ahorrado m3/s

No reducción Medidas del PMSACM PMSACM + 50% fugas en hogares PMSACM + 100% de fugas en hogares

0 3 7.5 12

Costo total

Costo unitario

US$ mill.

US$/m3

0 229.2 2,585 2,585

0 0.18 0.64 0.32

.

V. Resultados Costo de reemplazo en la Región Centro

La Tabla 18 reporta los resultados de los cuatro escenarios correspondientes a la Región Centro. Si no se controlan fugas (escenario 1), el reemplazo de 46.75 m3/s requiere la activación de las seis opciones. El trasvase de Tecolutla es el único que utiliza la capacidad por debajo de la capacidad máxima permitida, por lo que el costo unitario respectivo (1.14 USD/m3) es ligeramente mayor al de la Tabla 15 (1.13 USD/m3). El costo unitario combinado que resulta del proyecto de no controlar fugas es de 0.82 USD/m3, implicando un costo total de 31.2 mmdd. Tabla 18. Costo de reemplazo bajo escenarios de control de fugas en la Región Centro Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3 Escenario 4 Medidas del PMSACM + 50% PMSACM + 100% No control de fugas PMSACM domésticas domésticas Costo Costo Costo Costo Cap. Suministro Suministro Suministro Suministro unitario unitario unitario unitario m3/s m3/s $/m3 m3/s $/m3 m3/s $/m3 m3/s $/m3 8 8 0.39 8 0.39 8 0.39 8 0.39 Recarga 4 4 0.4 4 0.4 4 0.4 4 0.4 Taxhimay 5.6 5.6 0.54 5.6 0.54 5.6 0.54 5.6 0.54 Oriental-Libres 12 12 0.95 12 0.95 12 0.95 12 0.95 Amacuzac 12 11.5 1.14 8.5 1.27 9.6 1.21 0 0 Tecolutla 5.6 5.6 1 5.6 1.017 0 0 5.1 1.05 Temascaltepec Proyecto 47.2 46.7 0.82 43.7 0.82 39.2 0.78 34.7 0.71 Costo total 31.2 mmdd 29.28 mmdd 25.32 mmdd 20.16 mmdd

42

La implementación de las medidas del PMSACM en el escenario 2 reduce el volumen de trasvase necesario a 43.7 m3/s. Se sigue requiriendo la activación de las seis opciones, aunque amplía la capacidad ociosa del trasvase de Tecolutla respecto al escenario 1, cuestión que eleva el costo unitario respectivo a 1.27 USD/m3. Con todo, el reemplazo de 43.7 m3/s requiere una inversión de 29.28 mmdd y genera un costo unitario promedio de 0.82 USD/m3. El ahorro de 3 m3/s derivado de las medidas del PMSACM genera una disminución de 1.92 mmdd en el costo de reemplazo total. En el escenario 3 se reduce el volumen de trasvase necesario a 39.2 m3/s, lo que hace innecesaria la activación de la opción Temascaltepec, mientras que la opción Tecolutla se utiliza con capacidad ociosa y las restantes a capacidad máxima. Como resultado, el costo total del proyecto en el escenario 3 es de 25.32 mmdd y el costo unitario es de 0.78 USD/m3. El ahorro de 7.5 m3/s respecto al escenario 1 derivado de la aplicación de las medidas del PMSACM y del control del 50% de las fugas domésticas reduce el costo total de reemplazo en 5.88 mmdd. Por último, el escenario 4 reduce el volumen de trasvase a 34.7 m3/s. Las cuatro primeras opciones se siguen utilizando al mismo nivel de intensidad que en los escenarios anteriores, pero se reduce la utilización de Temascaltepec a 5.1 m3/s. El incremento en la capacidad ociosa de esta opción eleva el costo unitario respectivo a 1.05 USD/m3. Con todo, el costo total del proyecto es de 20.16 mmdd, a un costo unitario promedio de 0.71 USD/m3. La reducción de 12 m3/s respecto al escenario base reduce el costo total en 11 mmdd.

Costo de reemplazo en la Región Bosque de Agua

La Tabla 19 reporta los mismos escenarios restringiendo el número de pozos a los ubicados en la región Bosque de Agua. El escenario que no controla fugas (escenario 5) reemplaza 16.5 m3/s con las opciones de Taxhimay, de Oriental-Libres, ambas utilizadas hasta la capacidad permitida; y de Recarga que, no se utiliza en toda su capacidad. El costo unitario del reemplazo en esta solución es de 0.45 USD/m3 y el costo total de la inversión es de 6.2 mmdd.

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Tabla 19. Costo de reemplazo bajo escenarios de control de fugas en la Región Bosque de Agua Escenario 5 Escenario 6 Escenario 7 Escenario 8 Medidas del PMSACM + PMSACM + No control de fugas PMSACM 50% domésticas 100% domésticas Costo Costo Costo Costo Cap. Suministro unitario Suministro unitario Suministro unitario Suministro unitario m3/s $/m3 m3/s $/m3 m3/s $/m3 m3/s $/m3 m3/s 8 6.9 0.42 7.9 0.4 5 0.48 4.5 0.51 Recarga 4 4 0.4 0 0 4 0.4 0 0 Taxhimay 5.6 5.6 0.54 5.6 0.54 0 0 0 0 Oriental-Libres 12 0 0 0 0 0 0 0 0 Amacuzac 12 0 0 0 0 0 0 0 0 Tecolutla 5.6 0 0 0 0 0 0 0 0 Temascaltepec Proyecto 47.2 16.5 0.45 13.5 0.46 9 0.45 4.5 0.51 Costo total 6.2 mmdd 5.09 mmdd 3.29 mmdd 1.87 mmdd

Si se llevan a cabo las medidas del PMSACM (escenario 6), el volumen a reemplazar se reduce a 13.5 m3/s, y se podría realizar activando únicamente las opciones de Oriental-Libres y de recarga artificial. El costo unitario aumenta ligeramente respecto del escenario anterior, a 0.46 USD/m3, pero el menor volumen de trasvase reduce el costo total del proyecto a 5.09 mmdd. Dado que se deja de construir una opción de trasvase (Taxhimay), la reducción en 3 m3/s derivada del control de fugas genera una reducción de 1.11 mmdd.

Si adicionalmente al escenario 6 se controla el 50% de las fugas al interior de las hogares (escenario 7), el volumen de reemplazo se reduce a 9 m3/s, y el mínimo costo requiere la construcción del trasvase de Taxhimay, operarlo a la máxima capacidad permitida, y de la opción de Recarga, aunque utilizada por debajo de la capacidad máxima. El costo unitario se mantiene en 0.45 USD/m3, pero el costo total se reduce a 3.29 mmdd. El ahorro de 7.5 m3/s respecto al escenario base de esta Región reduce el costo total en 2.91 mmdd. Por último, si se controla el 100 de las fugas al interior de los domicilios (escenario 8), el volumen a reemplazar se reduce a 4.5 m3/s y puede ser reemplazado con la opción de Recarga, incluso sin utilizarla al máximo. El costo unitario resultante es de 0.51 USD/m3, y el costo del proyecto es de 1.87 mmdd. La reducción de 12 m3/s respecto al escenario base reduce el costo de reemplazo en 4.33 mmdd.

44

Interpretación gráfica

La Figura 6 relaciona los diferentes volúmenes de reemplazo con el costo total del trasvase. El punto “0” representa el caso en el que todas las opciones se encuentran activas y utilizándose a su máxima capacidad (ver sección anterior). Los puntos 1, 2 ,3 y 4 representan los cuatro escenarios de la Tabla 15, correspondientes a la Región Centro, y los puntos 5, 6, 7 y 8 representan los cuatro escenarios de la Tabla 16, correspondientes a la Región Bosque de Agua. Figura 5. Costos de reemplazo: Ocho escenarios de control de fugas 35

2 1

30 25

mmdd

0

3 4

20 15 10

6

5

8

5

7

0

0

10

20

30

40

50

Volumen de reemplazo. m3/s

Fuente: Tablas 15 y 16.

La Figura 7 presenta los costos unitarios obtenidos en el análisis de escenarios. El rango del costo unitario va de 0.45 USD/m3 (para un trasvase de 16.5 m3/s en la Región Bosque de Agua) hasta 0.82 USD/m3 (para un trasvase máximo de 46.7 m3/s en la Región Centro). Los costos unitarios del reemplazo del volumen extraído en la Región Centro (puntos 1,2,3 y 4) están en el rango de 0.7-0.82 USD/m3, mientras que los costos unitarios para los pozos del BA (puntos 5, 6, 7 y 8) están en el rango de 0.45-0.51 USD/m3. Como se ve, los costos unitarios se reducen a medida que se reduce el volumen de reemplazo, excepto en el último punto (8), que representa un incremento en el costo unitario respecto al volumen predecesor (punto 7). Este incremento se debe a que en el escenario 8 el volumen de reemplazo es relativamente pequeño (4.5 m3/s), y existe un 43% de capacidad ociosa en la opción activa (Recarga).

45

Figura 6. Costos unitarios de reemplazo para las regiones Centro y Bosque de Agua ante escenarios de control de fugas 0.8

3

USD/m3

0.7

2

1

4

0.6

8 0.5

7

6

5

0.4 0.3 0.2 0

10

20

30

40

50

Volumen de reemplazo. m3/s

¿Tiene sentido reducir las fugas? A la luz de los costos aquí reportados, pareciera que hay razones para promover la reducción de las fugas existentes en la red de distribución y al interior de los hogares. La tabla 20 compara las reducciones en el costo de reemplazo contra los costos asociados a los proyectos de control de fugas para los ocho escenarios contemplados. Los primeros cuatro escenarios se refieren al reemplazo de la extracción subterránea de la Región Centro. La columna de ahorro mide la reducción en el costo total de reemplazo respecto al escenario de control nulo de fugas. Como se ve, el control de fugas en el DF logra reducciones mayores en el costo de reemplazo cuando se considera a la región en su conjunto. La columna de costo de fugas muestra los costos de implementar cada uno de los escenarios de control de fugas. La última columna calcula la relación entre el ahorro en el costo de reemplazo contra los costos de las medidas de control de fugas. Como se ve, en todos los escenarios la razón ahorro/costo es superior a uno, lo que indica que cada dólar invertido en control de fugas provoca reducciones mayores a un dólar en el costo de reemplazo.

46

Tabla 20. Comparación de ahorro en el costo de reemplazo y de costo por control de fugas Reemplazo Ahorro Costo Reemp Escenario Descripción m3/s mmdd 46.7 0 31.2 1 No reducción 43.7 3 29.28 2 Región Medidas del PMSACM 39.2 7.5 25.32 3 Centro PMSACM + 50% fugas en hogares 34.7 12 20.16 4 PMSACM + 100% de fugas en hogares 16.5 0 6.2 5 No reducción 13.5 3 5.09 6 Región Medidas del PMSACM BA 9 7.5 3.29 7 PMSACM + 50% fugas en hogares 4.5 12 1.87 8 PMSACM + 100% de fugas en hogares

Ahorro mmdd 0 1.92 5.88 11.04 0 1.11 2.91 4.33

Costo fugas mmdd 0.23 2.6 2.6 0.2 2.6 2.6

Razón Ahorro/Costo Fugas 8.38 2.27 4.27 4.84 1.13 1.67

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Las medidas del PMSACM tienen la mayor efectividad en reducir el costo de reemplazo por dólar invertido. Tomando en cuenta a la extracción de toda la región centro considerada, cada peso invertido en el PMSACM reduce en más de ocho pesos el costo de reemplazo. Para la extracción en la región del BA, cada peso invertido en el PMSACM reduce en casi cinco pesos el costo de reemplazo. Cuando se añaden las medidas descentralizadas de control de fugas, la razón ahorro/costo se reduce significativamente, aunque en todos los casos se mantiene por encima de la unidad.

Limitaciones del estudio La complejidad de la problemática hidrológica del centro del país lleva a hacer varios supuestos simplificadores que limitan el alcance del estudio. Las siguiente limitaciones no son las únicas, pero tal vez las más relevantes, tanto porque afectan los resultados obtenidos como su interpretación. 1. El costo de reemplazo estimado se refiere sólo a un servicio ambiental proveído por el sistema de acuíferos que se recargan en el BA. Necesariamente deja por fuera la estimación de otros servicios ambientales proveídos por dicho Bosque, y por tanto lo aquí estimado sólo subestima los beneficios económicos totales del Bosque. 2. El costo de reemplazo se utiliza en evaluaciones económicas de servicios ambientales no como una aproximación al valor económico del servicio ambiental, sino simplemente para indicar los costos en los que habría que incurrir si dicho servicio ambiental desaparece. Cuando el costo de reemplazo de un servicio ambiental esencial es muy elevado se ayuda a revelar la importancia económica de la conservación de los procesos ecosistémicos que lo generan. En el caso del BA, el elevado costo de reemplazo del agua disponible en los acuíferos puede motivar políticas para su manejo sustentable caracterizado por una reducción de la sobreexplotación y la conservación de la zona de recarga. 3. La elección de las opciones de trasvase en el programa de costo mínimo dejaba intacto los caudales de diseño tal y como están definidos por Carrera y Gaskin (2009). Un 48

problema más general involucraría un programa en dos etapas. La primera elige los caudales de diseño y la segunda elije la capacidad ociosa. Pero dicho problema crece en complejidad y queda fuera del alcance del presente trabajo. 4. Los costos de reemplazo se refieren exclusivamente a los costos de construcción de las opciones manufacturadas que sustituyen la disponibilidad de agua. Si bien las opciones de Tecolutla, Amacuzac y Temascaltepec toman en cuenta el costo en energía perdida de re-direccionar el flujo de agua, no se toman en cuenta otros costos directos o indirectos, sociales, ambientales o económicos, que se puedan causar por el trasvase intercuencuas. 5. Los escenarios analizados en este trabajo toman como constante la extracción subterránea (46.7 m3/s en la Región Centro, 16.5 m3/s en la Región Bosque de Agua). Lo cierto es que la demanda de agua seguirá creciendo en ambas regiones. En la Región Centro, debido al crecimiento de la mancha urbana al norte y al sur de la Ciudad de México. En la Región Bosque de Agua, debido a los diversos proyectos de urbanización en las delegaciones de Magdalena Contreras, Alvaro Obregón y Cuajimalpa. Situaciones más críticas se obtienen si se inserta el crecimiento de la demanda de agua, aunque los escenarios de fugas pueden mostrar cómo su mitigación puede contrarrestar los efectos de una mayor demanda. Como sea, las estimaciones del costo de reemplazo con crecimiento poblacional serán superiores a las estimaciones aquí presentadas. 6. La estimación de los costos de construcción se realizó con los datos de Carrera y Gaskin (2009), que a su vez provienen de un documento de los años ochenta de la DGCOH. Es altamente probable que las tecnologías de trasvase hayan cambiado lo suficiente para que las características técnicas aquí descritas estén relativamente desactualizadas. Sin embargo, la ausencia de información actualizada y con detalle similar impidió operar de otra forma. 7. Además de los costos de implementación aquí calculados, la mitigación de fugas genera costos externos que han quedado fuera de este estudio. Debido a que se asume que menores fugas se traducen en menor demanda, los flujos de drenaje que se mandan a los distritos de riego en Hidalgo se reducen, generando problemas económicos al reducirse la disponibilidad de agua en los distritos de riego que dependen de dichos flujos.

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Conclusiones La provisión y administración del agua constituye uno de los retos más importantes de la región que alberga al corazón económico y político del país. Actualmente, la demanda de 28.8 millones de personas que habitan en las zonas metropolitanas de las ciudades de México, Toluca y Cuernavaca requieren la explotación de fuentes regionales (y aún extra-regionales) a tasas mayores a las renovables. De acuerdo con estadísticas oficiales (CNA, 2011), la zona centro del país utiliza anualmente hasta 2.3 veces el flujo renovable superficial y subterráneo, comprometiendo la sustentabilidad hídrica de la región, y propiciando que se exhiban los indicadores de estrés hídrico más críticos del país.

El ejercicio presentado en este trabajo estima el costo de reemplazar los volúmenes extraídos de 11 acuíferos del centro del país con seis opciones de trasvase intercuencas. Debido a que los acuíferos seleccionados tienen zona de recarga en el Bosque de Agua, el costo de reemplazo estimado se interpreta como una evaluación económica de los servicios ambientales proveídos por dicho Bosque. Una revisión de literatura presenta definiciones contextualiza al costo de reemplazo como método frecuentemente utilizado en ejercicios de valoración económica de servicios hidrológicos. El estudio concluye que el caso bajo estudio cumple con las tres condicionantes que dan validez metodológica al costo de reemplazo.

Se estima el costo reemplazo de dos volúmenes de extracción: el que se realiza en la Región Centro, que incluye todos los municipios ubicados sobre dichos acuíferos (46.7 m3/s), y el que se realiza en los municipios que contienen al Bosque de Agua (16.5 m3/s). El costo de reemplazar el primer volumen se estima en 31.2 miles de millones de dólares (a razón de 0.82 dólares por metro cúbico), mientras que el costo asociado al segundo volumen se estima en 6.2 miles de millones de dólares (a razón de 0.45 dólares por metro cúbico). ). Estos montos son aproximadamente iguales a 30 y a 10 años, respectivamente, de presupuesto anual del Sistema de Aguas de la Ciudad de México, que actualmente es de alrededor de 700 millones de dólares.

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En el estudio se exploran escenarios de dos grupos de medidas de control de fugas en el Distrito Federal, la entidad responsable de la mayor extracción a nivel regional. En el primer grupo están las medidas centralizadas por el Sistema de Aguas de la Ciudad de México para mitigar las fugas en las redes primaria y secundaria de distribución. En el segundo se encuentran las medidas descentralizadas que los habitantes de la Ciudad de México pueden llevar a cabo para reducir las fugas al interior de los hogares. Un análisis de escenarios estima los costos totales y unitarios del control de fugas y los compara con las reducciones asociadas en el costo de reemplazar volúmenes menores de extracción. Los resultados alcanzados sugieren un balance económico positivo en la mitigación de fugas, pues ésta induce reducciones en el costo de reemplazo de magnitudes mayores a los costos de su implementación. En el mejor de los escenarios, la inversión de 230 millones de dólares en control de fugas puede reducir el costo de reemplazo en 1.9 mil millones de dólares; en el peor, una inversión de 2.6 mil millones de dólares en mitigación de fugas reduce el costo de reemplazo en 2.9 mil millones de dólares.

Los escenarios de control de fugas para ambas regiones indican que las medidas centralizadas de control de fugas (sectorización, sustitución de tuberías, monitoreo y detección de fugas en redes secundarias y tomas domiciliarias) son las más efectivas en reducir el costo en el que habría que incurrir para sustituir las fuentes subterráneas. Para la Región Centro, cada dólar invertido en estas medidas reduce hasta en 8 dólares el costo de reemplazo; mientras que para la Región Bosque de Agua, cada dólar invertido reduce en casi 5 dólares el costo de reemplazo. Si a estas medidas se añaden las medidas descentralizadas (llevadas a cabo por los hogares para mitigar las fugas domésticas) también se logra un balance económico positivo, aunque de menor magnitud. Para el caso de la Región Centro, cada dólar invertido en control de fugas (medidas centralizadas y descentralizadas) reduce hasta en 4.27 dólar el costo de reemplazo; mientras que para la Región Bosque de Agua, cada dólar invertido lo reduce hasta en 1.67 dólares.

Los cálculos presentados presentan, no obstante, algunas limitaciones importantes. Primero, no deben interpretarse como una estimación del valor económico del Bosque de Agua, pues éste provee servicios ambientales adicionales (captura de carbono, biodiversidad, recreación, etc.) que no se incluyen en el balance. Segundo, los costos de reemplazo se refieren a los aspectos 51

financieros de la construcción de las opciones de suministro sustitutas a la provisión de los acuíferos, por tanto dejando fuera un abanico importante de otros costos (ambientales, económicos o sociales) en las regiones afectadas por la infraestructura. Tercero, a pesar de que el análisis financiero se lleva 26 años en el futuro, la demanda de agua en las regiones analizadas se ha mantenido constante, lo que implica un supuesto fuerte dadas las tendencias de urbanización observadas en la región. Pero las estimaciones del costo de reemplazo con crecimiento poblacional sólo pueden ser superiores a las estimaciones aquí presentadas. Por último, se hace caso omiso a los impactos externos que el control de fugas pueda tener en la producción agrícola al reducir el agua residual disponible para los distritos de riego que reciben el drenaje de la cuenca en el estado de Hidalgo. Este estudio busca apoyar a una comprensión de la compleja problemática hidrológica y socio-económica de la región-centro del país que lleve a promover una mejor toma de decisiones.

Reconocimientos El autor agradece la motivación, comentarios, y valiosas sugerencias que Helena Cotler y Verónica Bunge realizaron durante la investigación. Cualquier error remanente es, por supuesto, mera responsabilidad del autor.

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