Autor: Guillermo Guerrero Villalobos 1977-06-01

1. EL DRENAJE PROFUNDO DE LA CIUDAD DE MEXICO
LA RED PRIMARIA
Ing Guillermo Guerrero V
Junio, 1977

2. INTRODUCCION
Primeramente me es grato agradecer en todo lo que vale, a las autoridades del
Departamento del Distrito Federal que con su anuencia y estrmulo hacen posible
la presentación de esta conferencia.
La construcción del drenaje profundo es en sr una obra de relevante importancia
en el medio nacional, debido a que representa un gran esfuerzo de las
autoridades en la solución del problema del drenaje en el Distrito Federal,
adems de ser indudablemente una obra de beneficio social de importancia vital
para la ciudad y sus habitantes. Por otra parte, dada su magnitud y los
problemas técnicos superados, es una de las obras ms importantes realizadas
en México en los últimos años, y ocupa un lugar preponderante en la ingenierra
mundial.
Nuestra intención es presentar un panorama de la problemática actual del
drenaje del Distrito Federal, por ello, adems de comentar brevemente el
Drenaje Profundo, se hace un análisis de la Red Primaria de Drenaje.
DRENAJE PROFUNDO
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Como es sabido, durante el Cuaternario se cierra la llamada cuenca del
Valle de México, por la formación de la Sierra del Chichinautzin y
principia el nacimiento de los lagos y el consiguiente relleno del fondo de
los mismos durante el último millón de años; subsistiendo aún hoy vestigios
de esos lagos someros. La necesidad de protegerse contra inundaciones
N¡
Ll
II

3. 2
L
obliga a los habitantes a efectuar obras hidru1icas de prevención cuya
importancia es manifiesta con el Albarradón de Netzahualcóyotl y el de San
Lázaro. Posteriormente se busca la salida de las aguas fuera de la cuenca,
bu y asr se construye de 1607 a 1608 un socavón cerca del pueblo de Huehuetoca,
[
que poco tiempo después queda obturado. Entre 1637 y 1796 se excava el
1
Tajo de Nochistongo, ms tarde, de 1856 a 1900 se construye el primer
ténel de Tequisquiac y el Gran Canal del desague, época en que el ingeniero
Roberto Gayol construye la primera red de drenaje por gravedad al canal.
Es hasta 1952 que se ampli'a el Gran Canal y se construye el segundo tónel
de Tequisquiac; sin embargo, ya el hundimiento de la ciudad habra provocado
que el drenaje proyectado por gravedad funcionara a base de bombeo.
Poco tiempo después el fenómeno de hundimiento llegó a tener proporciones
alarmantes, lo que obligó a las autoridades del DDE a restringir
1.
severamente la extracción de agua del subsuelo. El Gran Canal habra
E perdido la pendiente original con la que fue proyectado, lo que obligaba a que
para desalojar el agua se elevara el nivel de ella en el canal, necesitndose
por tanto la construcción de muros de contención, asr como de grandes
M. plantas de bombeo para desalojar las aguas de los colectores. En estas
circunstancias, y ante el crecimiento del área urbanizada que aumentaba año
con año la frecuencia y magnitud de las inundaciones, además de las
pi
precarias condiciones de seguridad del Gran Canal, las autoridades del DDF
elaboraron un plan que contemplaba la construcción de tres interceptores,
r
una gran planta de bombeo y un canal en el Norte, como una alternativa de

4. L 3
solución. Posteriormente, el ingeniero Raúl E Ochoa, Director General de
Obras Hidráulicas, proyectó construir un túnel que servirra como emisor
L
central, que además de ofrecer máxima seguridad, sustituirra la planta de
bombeo cuya operación serra muy costosa; es por »ello que el sistema
quedari'a integrado por el Interceptor del Poniente, el Interceptor Central y
[ el Interceptor del Oriente. Los dos últimos se unirran al Norte de la ciudad
para formar el Emisor Central.
El Interceptor del Poniente desembocarra al Ri'o Hondo, y posteriormente del
Vaso del Cristo al Ri'o Cuautitln, saliendo las aguas del valle a través del
Tajo de Nochistongo; la construcción de este interceptor se terminó en 1961.
Para la construcción de los interceptores Central y Oriente, y del Emisor
Central al Norte, se contemplaron varias alternativas de su trazo. Las
caracterrsticas de las formaciones geológicas fueron las que determinaron que
el emisor fuera por la Sierra y Valle de Tepotzotln, cruzando la Sierra del
Sincoque hasta llegar al rro El Salto.
En contraposición al proyecto del emisor del Norte, ya descrito, destacaban
entre otras alternativas: la ampliación del Gran Canal, la construcción de
otro túnel en Tequisquiac, e incrementar cada vez ms los gastos de bombeo
- de aguas negras por una parte, y por otra, construir el túnel hacia el Sur.
La primera de ellas se descartó debido a su alto costo de operación y los
riesgos que implicarra; la segunda presentaba varios inconvenientes que
obligaron a desecharla, entre los que destacan los siguientes:
r,1

5. L
El tmnel aunque ms corto, tendrra lumbreras muy profundas, y por la
alta permeabilidad de las sierras al Sur, se presentarran grandes
[ aportaciones de agua durante la construcci6n, lo que aumentaria los
costos y el tiempo de ejecuci6n.
[
. El llevar agua al Sur serra restar agua al Valle del Mezquital, donde se
aprovechan para riego las aguas del Gran Canal.
[ II DESCRIPCION DEL PROYECTO
Como se ha mencionado, el drenaje profundo consistirra de un emisor central
[
con longitud aproximada de 50km, dimetro interior de 6. 50m, pendiente de
0.002, con profundidad de lumbreras de 50 a 225m, y los interceptares
Central y Oriente de Sm de diámetro interior, pendientes del orden de 0.0005
y profundidad de 25 a 50m. El Central, de la lumbrera O ubicada cerca de
u Tenayuca, irra por la Av de los 100 Metros, Insurgentes Norte, Guerrero,
Av Cuauhtémoc, Av México-Coyoacán, para interceptar al Rro Churubusco, y
finalmente hasta la Av Miguel Angel de Quevedo, longitud total decon una
21.6km. El Oriente, de la lumbrera O pasari'a por atrs de la Villa para
interceptar al Gran Canal en Oriente 157, proseguir por Av Eduardo Molina,
Av Fco del Paso y Troncoso, y aliviar al Rro Churubusco a la altura de la
calle Contralores, con tina longitud total de 28.4km.
El Emisor Central, de lumbrera O seguirra en direcci6n de Barrientos y
atravesarra la autopista México-Querétaro; después el trazo serra
sensiblemente paralelo a ella, atravesndola nuevamente hacia el Oriente en
el tramo de lumbreras 14A-14, a un costado del Cerro del Sincoque entre

6. 5
las lumbreras 15 y 16 cruzarra el parteaguas de las cuencas del Valle de
México y del Ri'o Pnuco, de ahr su trazo es recto, sufriendo una pequeña
deflexi6n hasta el Portal de Salida en el cauce del rro El Salto.
El drenaje profundo cuenta con varias obras complementarias, descargas de
colectores y rros, obra de toma del Gran Canal, y Portal de Salida; este
i:iltimo esta previsto para conducir el agua hacia el canal El Salto-Tlamaco
para su aprovechamiento en riego.
Hoy la obra construida en su primera etapa, comprende el emisor central y
24km de longitud en los interceptores (7.8 en el Central y 10.2 en el Oriente)
contndose con las descargas de los siguientes conductos: en el Central, los
rros de Los Remedios, Tlalnepantla, San Javier y Cuautepec, los colectores
- Progreso Nacional, 15, 11, Héroes y Humboldt, y Rro Consulado. En el
Oriente, se cuenta con la obra de toma del Gran Canal.
Estudios realizados
Hidrol6gicos
El anlisis hidráulico del sistema se hizo con el método de caracterrsticas,
el mejor procedimiento disponible hace doce años, en el cual la capacidad
reguladora es tenida encuenta con razonable exactitud. No obstante lo
anterior, se busc6 una comprobaci6n experimental por medio de un modelo
frsico reducido, y los resultados obtenidos fueron satisfactorios.
El drenaje profundo puede almacenar un volumen de 2'600,000 m3 de agua,
el cual serra comparable con el originado por una tormenta generalizada con

7. 6
L
MI
intensidad de 1 cm/hora durante 2.5 horas en un área de 240 km2. Esta
sola consideración da una idea clara de la importancia que tiene el
almacenamiento de esta estructura hidráulica.
Actualmente, el proyecto ha sido revisado utilizando técnicas modernas de
análisis. En efecto, se han realizado simulaciones del funcionamiento del
sistema bajo diferentes condiciones hidrológicas de excitación, constatndose
r que la capacidad evacuadora de cada uno de los interceptores es del orden
de 100 m3/seg, y la correspondiente al emisor central es de 200 m3/seg.
[
Por otra parte, las captaciones provistas de espirales para amortiguar el
impacto del agua, la obra de toma del Gran Canal y otras estructuras,
representaron cada una un problema hidru1ico completo a resolver.
Geológicos
Se realizaron varios sondeos iniciales para determinar las caracterrsticas de
r las formaciones geológicas por las que atravesarra el tinel; esta información
se fue incrementando a medida que la construcción avanzaba. El hundimiento
de la ciudad condicionó a alojar los interceptores en la proximidad de la
llamada primera capa dura, aproximadamente a 30m de profundidad.
Las formaciones por las que los tóneles crizan pueden agruparse dentro de
seis grupos:
Depósitos aluvio-lacustres de la cuenca del Valle de México (formaciones
Tarango y Tacubaya).
Depósitos volcánicos de riolitas, andesitas y tobas en la zona de la
Sierra de Guadalupe.

8. L
Dep6sitos aluviales y fluviales de los valles de Tepotzotln, consistentes
en tobas y arenas medianamente cementadas y sueltas.
[ Riolitas y zonas de alteraci6n hidrotermal en la Sierra de Tepotzotlán,
con alta permeabilidad y expansividad muy importante en las zonas de
alteraci6n.
S. Basaltos amigdaloides y fracturados, con intercalaciones de conglomerados
con grandes aportaciones de agua.
6. Arcillas Requena, clasificadas geol6gicamente como margas, con una
gran velocidad de intemperizaci6n, rrgidas y saturadas.
Estructurales
En el anlisis estructural del revestimiento definitivo de los trieles que
forman el drenaje profundo, para cada tramo distinto y para cada formaci6n
geol6gica, se consider6 la combinaci6n ms desfavorable de las solicitaciones
siguientes:
del• peso propio revestimiento
• material (suelo o roca) que gravita sobre la clave
• presi6n hidrostática exterior e interior del tmnel -
• reacci6n horizontal del suelo o roca, debida a las deformaciones del
r revestimiento por las solicitaciones anteriores, considerando interacci6n
roca-revestimiento.
rl
• Flexi6n por ondas srsmicas de cortante que inducen en el tinel una
curvatura longitudinal.
• efectos srsmicos en la proximidad de la superficie en las lumbreras y
en el Portal de Salida.

9. 8
Los estudios para determinar las caracterrsticas frsicas del suelo o roca y
definir las cargas que gravitan sobre la clave, se apoyaron en:
información técnica a nivel mundial sobre experiencias en túneles
mediciones directas mediante pruebas de resistencia en laboratorio,
(
pruebas de placa en el túnel y mediciones geosi'smicas de refracción.
información sobre el comportamiento del material durante el proceso de
excavación.
información geológica del interior del túnel y de la superficie, asr como
de los sondeos efectuados.
L.
E
Para el análisis estructural del revestimiento, se usó el método del elemento
finito para la condición de deformación plana, teniendo en cuenta la incapacidad
de la roca para absorber tensión. Se analizaron varios tramos trpicos con
el criterio asf establecido, y considerando estos resultados como preliminares,
se instrumentaron varias secciones del túnel para medir cargas y deformacio
E nes en la excavación; estas mediciones permitieron constatar que las
u hipótesis iniciales eran aceptables, y con base en ello se analizó el resto del
- túnel.
ru
III DESARROLLO DE LA OBRA
Las autoridades del DDF decidieron iniciar la construcción del drenaje
profundo en mayo de 1967. Se empezaron la mayorra de las lumbreras y
algunos tramos de túneles; por razones de rndole financiera la obra sufrió
L. una disminución en el ritmo de sus trabajos, y no fue hasta enero de 1971
en que al constituirse la Comisión Tócnica de Supervisión del Drenaje

10. L
9
Profundo, y crearse el consorcio de las empresas constructoras que habran
participado en la primera etapa, que se intensificó la construcción,
inaugurndose en mayo de 1975.
En lo que sigue se hace una breve descripción de las principales etapas del
proceso constructivo, resaltando algunos casos, particulares por su
importancia técnica.
Excavación y ademe
La magnitud de la excavación queda definida por las siguientes cifras:
volumen excavado en tóneles: 3.5 millones de metros cibicos
marcos metálicos de ademe: 21,000 toneladas
madera de retaque para ademe: 27 millones de pies-tablón
concreto lanzado: 250,000 metros cibicos
Dada la heterogeneidad de las formaciones por las que atraviesa el timnel los
procedimientos de excavación fueron muy variados; a continuación se
describen los principales:
Excavación con escudos
Dentro del subsuelo de la Ciudad de México, se procedió a excavar los
tiineles con escudo de frente abierto en sección circular de 6. lüm de
diámetro, en total se tuvieron en operación seis escudos. Se lograron
avances del orden de 7m/dra trabajando los tres turnos. Se utilizó como
revestimiento primario en la excavación, dovelas precoladas de concreto.
El escudo se encajaba mediante el empuje de 16 gatos hidráulicos que se
apoyaban en el ultimo anillo de dovelas empujando hacia el frente del túnel;

11. L
10
el material producto de excavación se sacaba a la superficie por
procedimientos convencionales.
[
Excavación convencional en suelos y rocas
En más de 40km del emisor central se emplearon explosivos para excavar el
túnel. En frentes de roca muy fracturada o del tipo tepetate, se utilizó
excavación a media sección dejando un banco de material. En muchos frentes
fue de gran ayuda el empleo del túnel piloto, el cual en la mayorra de los
casos se construyó para determinar con anticipación la cantidad de agua y el
tipo de terreno por el cual el frente completo iba a ser excavado.
El ademe primario del tiínel fue de muy diversos tipos y combinaciones,
entre estos destacan fundamentalmente: las dovelas de concreto utilizadas en
los tramos de arcilla, los marcos m-etlicos y el concreto lanzado empleados
bu
en los tramos de roca poco competente.
La cantidad de agua procedente de filtraciones en el túnel, tuvo mximas
proporciones sobre todo en la Sierra de Tepotzotln; únicamente en este
tramo se utilizaron 28 galerras de bombeo equipadas con 155 bombas con una
1
potencia total de ms de 50,000 HP. En la época de mximo bombeo, este
llegó a ser del orden de 9,000 lt/seg a lo largo de todo el túnel; la mayor
parte de este gasto se elevaba un promedio de lOOm a la superficie, de ahr
la gran cantidad de energra necesaria para el bombeo. Se presentaron
aportaciones puntuales del orden de 200 lt/seg y tramos de ms de lOOm de
6,1
longitud con aportaciones superiores a 4 lt/seg/m de túnel.

12. L
11
R e ves ti mi ent o
Por razones de disefio, en los interceptores y en un corto tramo del emisor
se utilizó concreto reforzado, en tanto que en el resto se empleó concreto
hm
simple. El volumen total de concreto empleado en el revestimiento fue de
£
1)400,000 m3, 510,000 toneladas de cemento, 11800,000 m3 de agregados y
mil sólo 7,000 toneladas de acero de refuerzo. El volumen mximo colado fue
de 3, lOO m3/dra en toda la obra, y se llegó a colar 60.Om lineales de tiínel
en un solo frente/dra.
• Se utilizaron diversos tipos de cimbra, entre los cuales destaca la cimbra
telescópica o autotrasportable, la cual se empleó en la mayor parte del
revestimiento. La cimbra de los grandes trenes de colado tenra una longitud
de 66m formada por nueve módulos y permitra el colado ininterrumpido, ya
que se tenra el tiempo suficiente para retirar el íiltimo módulo, trasportarlo
dentro de la misma cimbra y colocarlo al frente del colado. Para su
operación se contaba con una plataforma de 140m de longitud, la cual sobre
ruedas metálicas se desplazaba a la misma velocidad con que la cimbra se
iba colocando; sobre la plataforma subran los carros trasportadores de
concreto, se descargaban a las tolvas de recepción, y mediante bandas
trasportadoras a las bombas o cañones, y de estos hacia las cimbras ya
colocadas. En otros procedimientos de colado se llegó a bombear hasta una
distancia de 350m, los cuales induran una carda de 30m.
Se llevó un riguroso control de calidad que además de la verificación normal
era preventivo, lo que minimizó los problemas de resistencia y calidad a tal
grado que se evitaron demoliciones o refuerzo del revestimiento.
rl

13. 12
Inyecciones
Para cumplir con las hip6tesis del diseño y debido a que el adema y la
imperfecci6n de la superficie de excavaci6n deja huecos entre el revestimiento
y el terreno Msicamente en la clave del timnel, se rellenaron estos con
inyecciones de contacto formadas por cemento, arena, bentonita y agua;
dependiendo de la magnitud de los huecos se dosificaba la mezcla aumentando
o disminuyendo la cantidad de arena o el cemento; adems, se veriíic6 esta
hí
inyecci6n para garantizar el contacto entre revestimiento y terreno. El
volumen empleado en estas inyecciones fue de 350,000 rn3.
Adicionalmente a la inyecci6n de contacto, se llevaron a cabo inyecciones de
sello de filtraciones y relleno en galerras y crcamos, inyecciones de relleno
entre dovelas y terreno para evitar el desplazamiento de la arcilla, y las
inyecciones a profundidad y alta presi6n para impedir que el agua fluyera
alrededor del tiínel de una cuenca a otra de las que atraves6 el emisor
El central.
p
Independientemente de estos tipos de inyecci6n realizados en forma continua a
lo largo del tmnel, se hicieron tratamientos para consolidaci6n del terreno,
impermeabilizaci6n y relleno de grietas. Estos tratamientos se realizaron en
varios sitios, siendo los principales: la lumbrera 3 y el tramo 8A-8C del
Interceptor Oriente; asimismo, para la excavaci6n de las lumbreras se
hicieron tratamientos en las numero 13, 14A y 9 del emisor central.
Casos especiales
r- Uno de los tramos que produjo polémicas sobre la factibilidad de excavar el
mi
bu

14. 13
tónel, fue el comprendido entre lumbreras 8-9A del emisor central. El timnel
se excavó en tobas, materiales de consistencia media tipo tepetate con
intercalaciones de arena y muy baja cohesión; en este tramo se excavaba
mediante el procedimiento de media sección, teniendo fuertes aportaciones de
agua. Ocurrió un cardo invadiendo la sección completa del tónel con un
volumen estimado en ms de 2,000 m3 de material. Se hizo un desvro para
evitar el paso del tónel bajo el convento y pueblo de Tepotzotln, empleando
un tó.nel piloto para observación de los materiales y de las filtraciones. En
estas condiciones se observó un fuerte arrastre de material por el agua de
filtración a pesar de los barrenos de drenado que se tenran en el frente del
tcinel; por las filtraciones se provocaron fuertes tubificaciones del material
formndose cavidades de dimensiones semejantes a la sección del tiínel. Se
proyectó un sistema de bombeo a ambos lados del eje del tónel, con pozos
perforados desde la superficie hasta lOm abajo de la plantilla del mismo; el
objeto fue abatir los niveles piezométricos a nivel de plantilla, evitando con
ello el flujo de agua y su consiguiente arrastre de arena utilizando ademe con
marcos circulares.
El revestimiento de concreto se coló por etapas, principiando por la cubeta,
limitando la distancia del frente de excavación al de colado para evitar
deformaciones excesivas de lo ya excavado y limitar el uso del bombeo. En
esta forma se reanudó la excavación logrando avances de hasta 6 m/dra.
El tramo de lumbreras 8A y 8C del Interceptor Oriente, cuyo trazo está
obligado para lograr una longitud de tónel menor en arcillas, atraviesa una

15. 14
L
pi
zona urbana con casas habitaci6n y algunos edificios de cuatro niveles. Por
la investigaci6n previa del subsuelo se identific6 un dep6sito de arcila de
t
aita plasticidad sobre el que se desplantan las construcciones superficiales.
El contacto entre estos dep6sitos y la roca por la que atraviesa el tinei está
constituido por grava y roca de escaso un metro de espesor, en tal forma,
Oft
que la clave del túnel se excav6 en algunos tramos dentro de las gravas y
roca intemperizada. Con el fin de evitar que la arcilla fluyera al túnel con
L.
los daños consecuentes a las casas, se emple6 un procedimiento constructivo
a base de inyecciones de cemento para consolidar la roca alterada y la grava;
en estas condiciones el t'ínel avanzaba 6m a media secci6n y se paraba el
frente para realizar un tratamiento de inyecci6n de 6m de longitud, y asr
pi sucesivamente. Para lograr mayor rapidez en la excavaci6n, en una de las
calles desde la superficie, se realizó la inyección del depósito de gravas.
Mediante este procedimiento fue posible excavar el timnel bajo las
construcciones, presentándose movimientos muy pequeños en la superficie,
que en ningiín momento provocaron daños de consideración en las casas y
edificios de la zona urbana.
En el tramo entre lumbreras 9 y 10 del Interceptor Central, además de
utilizar un escudo para la excavación, se empleó, por vez primera en el
mundo a una altitud de 2240m SNM, el aire comprimido. El procedimiento
constructivo consistió básicamente en una serie de instalaciones especiales
que induran una mampara que con el tinel formó una cámara hermética en la
cual se inyect6 aire a una presión mxima de 0.7 kg/cmz con objeto de
mantener la estabilidad del frente de arcilla. En este tramo se llevó un

16. 15
control médico muy riguroso para la selecci6n de técnicos y trabajadores, en
tal forma que de 1000 candidatos a trabajar en el aire comprimido,
imnicamente se admiti6 al 43%. Adems, se realizaron investigaciones
I médicas en la cmara hiperMrica, para presiones hasta de 2.0 kg/cm2,
observando que a medida que se incrementa la presi6n se debe disminuir
importantemente la jornada de trabajo y aumentar el tiempo de descompresi6n.
Durante el proceso de excavaci6n también se llev6 un control médico riguroso
logrando con ello que el personal no presentara ms que molestias leves
eventualmente, y en ningin caso se presentara intolerancia al aire comprimido
E
o enfermedad. Las tablas de descompresi6n estudiadas hasta la fecha, son
aplicables hasta presiones de 1.2 kg/cm2. Para presiones ms altas ser
necesario efectuar pruebas con lapsos de descompresi6n ms grandes.
Los mantos de arcilla blanda excavados en este tramo no presentaron
problemas de estabilidad, inicamente delgadas lentes de arena provocaron
pequeños escurrimientos hacia el timnel, mismos que se manejaron con
bombas neumáticas.
Para conducir el agua de los colectores al Interceptor Central, se
construyeron diversas estructuras desplantadas a profundidades del orden de
l2m a base de muros colados in situ" en zanjas estabilizadas por lodos
bentoniicos, los que formaban cajones estructurales. Entre este tipo de
estructuras destaca la construcci6n de la lumbrera de la obra derivadora del
Rro Consulado, que se localiza cerca del monumento a La Raza, excavada a
r 38m de profundidad utilizando muros colados in situ hasta 16m de profundidad

17. 16
y el resto excavándolo con herramientas manuales neumticas, colocando
anillos de dovelas de concreto de 0.75cm de ancho, formando un crrculo de
6. lm de diímetro; estos elementos una vez fijos, se inyectaban para evitar
desplazamientos del terreno recién excavado y garantizar el contacto entre
dovelas y terreno. Para auxiliar la excavaci6n se instalaron cinco pozos
alrededor de la lumbrera para abatir los niveles piezométricos. Con objeto
de llevar un control de los movimientos del terreno en la lumbrera y
alrededor de la misma, se instalaron bancos de nivel, referencias superficia
les e inclin6metros. La lumbrera se excav6 en 33 dras hbiles y representa
un récord en cuanto a profundidad y procedimiento de excavaci6n en esta zona.
En las mismas obras de captaci6n hubo necesidad de construir tiíneles de 3
y 4m de dimetro a l2m de profundidad, atravesando los dep6sitos de mayor
compresibilidad cuyos contenidos de agua en promedio llegan a valores de
300%. La excavaci6n de estos conductos por medio de escudos, se decidi6
con base en el intenso tráfico de la zona y en la gran cantidad de instalacio
nes superficiales. Se lograron tener avances de 4m/dra utilizando como
ademe provisional charolas metálicas unidas por tornilleri'a e inyectados para
garantizar el contacto entre suelo y dovelas.
En ningln momento hubo necesidad de cortar o reparar instalaciones
superficiales ni suspender o desviar el trnsito de vehrculos. El
revestimiento definitivo de estos ti5neles se hizo a base de concreto lanzado,
reforzndolo con varrilla corrugada.

18. 1! 17
LA RED PRIMARIA
1 ANTECEDENTES
La construcción del drenaje profundo ha significado un alivio en cuanto al
peligro de inundaciones de magnitud considerable en la ciudad, a la vez que
ha permitido a las autoridades derivar recursos para conocer el estado actual
de la red primaria de drenaje y poder jerarquizar las obras de mejoramiento
de la misma. Es por ello que se ha llevado a cabo un estudio de la red
primaria con este objetivo.
Como es sabido, la red de drenaje de la Ciudad de Móxico es de tipo mixto
y está formada por conductos que principalmente van del Poniente al Oriente
de la población, siguiendo aproximadamente las pendientes del terreno.
Trasversal a este sistema, en la parte Centro-Poniente de la ciudad, existe
un segundo sistema que escurre de Sur a Norte y que descarga en uno de los
conductos que van de Poniente a Oriente.
En la parte Sur de la población la red tiene una tendencia similar a la del
resto de la ciudad, aunque no tan claramente definida. Al construirse el
Sistema de Drenaje Profundo, se hanllevado a cabo una serie de descargas
de alivio de la red original, que en adición a las interconexiones de los
sistemas de drenaje, han conducido a la integración de un conjunto bastante
complejo, detectndose que 39 sistemas y subsistemas componen la Red
Primaria. Esta situación implica que un anlisis integral del drenaje de la
r Ciudad de M6xico debra satisfacer previamente dos requisitos: el primero

19. L 18
fue el conocimiento detallado de la geomtrra de la red actual con todas sus
peculiaridades; y el segundo, fue la elaboración de un método especial para
el anlisis del funcionamiento de la red.
Para satisfacer el primer requisito, fue necesario, después de analizar la
información disponible, realizar trabajos topogrficos de apoyo que implicaron
la nivelación de 500km, la instalación de 380 bancos de nivel adicionales a
los ya existentes, el levantamiento de 1,115km de colectores, 940km con
personal provisto de mascarillas de flujo de aire constante y 175km con
equipos de hombre-rana. Además, se inspeccionaron colectores y estructuras
•1 mediante el descenso en 19,000 pozos de visita y se levantaron 40 plantas de
bombeo y 20 tanques de tormenta. Esta información se yació en 174 planos
de las plantas de los colectores levantados y 348 de los perfiles respectivos,
15 planos con información sobre las plantas de bombeo y 23 planos con
detalles de conexión de los colectores principales. Adicionalmente se
preparó un plano general del sistema en escala 1:20,000 con toda la
información relevante.
Por lo que respecta al segundo requisito puede decirse que mientras los
métodos clsicos para an1isis de redes de drenaje, como el gráfico alemn,
de utilidad comprobada en sistemas sencillos, no resultaban aplicables al
E caso. Métodos ms elaborados, como los llamados de Los Angeles,
Cincinatti o Chicago, no eran aplicables a la Ciudad de México, ya que la
mayor parte de ellos estn basados en caracterrsticas peculiares de cada
localidad.

20. 19
Segin se ha mencionado, el sistema de drenaje de la ciudad es extenso y
complejo, caracterizado por tener sistemas superpuestos, plantas de bombeo,
tramos en contrapendiente, conexiones mtltiples, estructuras de alivio, etc;
es por ello que para el estudio realizado se tuvo que desarrollar un m&odo
basado en un mrnimo de hip6tesis simplificatorias que permitieran reproducir
el funcionamiento de los diferentes sistemas de drenaje que integran la red
primaria bajo condiciones hidrol6gicas cambiantes. El m&odo consiste
esencialmente en la integraci6n simu].tnea de las ecuaciones dinmica y de
continuidad por diferencias finitas linearizadas para intervalos reducidos,
aplicadas a los tramos o celdas en que se ha subdividido previamente la red
analizada; con ello se obtiene para cada intervalo de simulaci6n, un sistema
de ecuaciones lineales no homogéneo cuya soluci6n permite conocer la
evoluci6n de cargas y gastos en diferentes puntos de la misma.
Las caracteristicas principales del método, desarrollado en colaboraci6n con
el Instituto de Ingenierra, son las siguientes:
Efectia el tránsito de avenidas en sistemas de tubos donde pueden existir
conexiones, circuitos cerrados y ramales abiertos, con posibilidad de
funcionar como canales o como tubos forzados.
Permite analizar redes de drenaje con condiciones de frontera militiples
y variables, tales como plantas de bombeo, descargas libres y de carga
constante.
No se requiere de condiciones iniciales de funcionamiento precisas
Los hidrogramas de ingreso a la red analizada se pueden proporcionar
en cualquier tramo de la misma.

21. LO
20
Considera el efecto de regulación adicional de la red secundaria de
drenaje a partir de que entra én carga la primaria.
Para cada instante de simulación se obtiene la evolución de cargas y
gastos en los diferentes tramos que integran el sistema.
[
. Se determinan los valores máximos de carga y gasto asociados a cada
I
tramo de la red, cuantificando los volrnenes derramados que tienen
lugar y su distribución en el sistema.
Objetivos
Siendo el diagnóstico de las condiciones actuales de funcionamiento de la red
el primer objetivo del estudio, hubo necesidad de incluir en el método de
análisis la determinación de los indicadores que permitieran sistematizar el
diagnóstico. Por lo dems, un segundo objetivo del estudio fue dar
recomendaciones concretas para el mejoramiento de la red.
tá
Metodologra
En la figura mostrada se presentan las actividades Msicas desarrolladas
para el estudio de la red de drenaje, las cuales se pueden agrupar en tres
etapas: la primera de ellas consistió en el procesamiento y anlisis de la
información básica obtenida para definir las subcuencas de cada sistema,
coeficientes de escurrimiento, alturas de precipitación puntual, gastos base,
etc; todo ello para determinar los hidrogramas de ingreso de cada sistema
para diferentes periodos de retorno. Con respecto a esto ultimo, cabe
mencionar por su importancia las siguientes consideraciones:
La duración de la lluvia se obtuvo del análisis de las tormentas ms

22. E 21
desfavorables. Resultó en promedio, de 2. 5 horas, con un altó porcenta
je de aportación en la primera hora.
E
. El gasto mximo que se admitió fue un promedio de los gastos mximos
obtenidos con la fórmula racional para diferentes intensidades, y el
resultante de un hidrograma triangular. Se adoptó un hidrograma dado
[ por dos parbo1as que se intersectan en el gasto mximo. El tiempo
para la rama de ascenso hasta el gasto mximo fue de una hora, y para
[
la de descenso fue de dos horas, con un tiempo base total de tres horas.
[
La segunda etapa correspondió al análisis del funcionamiento hidráulico de
cada sistema de drenaje mediante el modelo matemtico desarrollado con el
fin de analizar su capacidad de conducción, almacenaje y la posible
insuficiencia bajo diferentes condiciones hidrológicas de excitación, suponien
do la red libre de azolve. El grado de complejidad de la red diíicultó aun
L
más su anlisis en el caso de los subsistemas superpuestos con estructuras
vertedoras de alivio con descarga a otros sistemas, obligando a realizar en
ocasiones un análisis secuencial de la misma, ya que las descargas de
algunos sistemas resultan ser parte de los ingresos de otros, pero
ónicamente bajo ciertas condiciones de carga.
Finalmente, la tercera etapa consistió en realizar un diagnóstico de las
condiciones actuales de cada sistema de drenaje de la Ciudad de México,
obteniendo una serie de indicadores que permitirán jerarquizar las obras
tendientes a mejorar el funcionamiento actual de cada sistema y auxiliar a
las autoridades correspondientes en la toma de decisiones.

23. L
22
p
El criterio de diagn6stico empleado para cada sistema de drenaje, se
describe a continuaci6n:
[
A partir de los resultados obtenidos de la simulaci6n de cada sistema de
colectores para diferentes periodos de retorno (1,2,3,5 y 10 años) se elabor6
la curva de frecuencias contra derrames totales correspondiente, el rea
bajo esta curva representa la esperanza de derrame del sistema en
E
condiciones actuales, esto es, el volumen probable de derrame a que está
expuesto el sistema. Con base en esto y considerando diferentes incrementos
E en la capacidad evacuadora actual del sistema, ya sea mediante ampliaciones,
alivios o rectificaciones, etc, se generaron varias curvas similares de
volumen derramado contra frecuencia. Estas curvas sirvieron de base para
va
construir la grfica de incremento de capacidad del sistema contra rndice de
mejoramiento obtenido, representando este uultimo un porcentaje del volumen
derramado del sistema que se logra disminuir al aumentar la capacidad del
mismo respecto al volumen derramado en condiciones originales.
Este resultado permite conocer de una manera objetiva el estado general de
los sistemas, dependiendo ello de la pendiente y concavidad que observe la
curva. Por otra parte, a partir de ella pueden iníerirse las ventajas
resultantes que se obtendrian en cada sistema si se llevaran a cabo obras
r de diferente tipo para incrementar su capacidad evacuadora actual. La
superposici6n de las curvas anteriores correspondientes a cada uno de los
sistemas de la red, permite identificar los problemas ms relevantes y
jerarquizar las obras necesarias para su soluci6n. Como una parte del

24. L 23
lo
diagnóstico individual de cada uno de los sistemas de drenaje analizados, se
presentó una planta esquemtica indicando la subdivisión de tramos o celdas
realizada, asr como las capacidades f porcentaje respecto al derrame total
km
que tiene lugar en cada una de ellas, para una tormenta de cinco años de
[
periodo de retorno. En el caso de aquellos tramos en los que el nivel
[ piezométrico alcanzado por el agua se mantuvo por debajo del nivel de la
calle, el gasto consignado en el esquema para esas celdas corresponde al
r mximo detectado para las diferentes, simu'aciones realizadas del sistema.
Esto i5ltimo, generalmente correspondió a periodos de retorno de 10 años.
Anexo a los esquemas de diagnóstico de cada sistema se proporcionó
información general referente a alturas de precipitación consideradas,
volmenes en exceso derramados para cada periodo de retorno analizado, asr
como la magnitud del rea drenada e información relativa a los coeficientes
de escurrimiento considerados.
La utilidad de la información contenida en las plantas esquemticas de cada
sistema, referente a capacidades de tramos y porcentajes de derrames, se
pone de manifiesto al seguir para cada colector la secuencia de estos valores
en el sentido del escurrimiento, ya que permite detectar problemas de
insuficiencia local debidos fundamentalmente a estrangulamientos de los
FU
colectores o a depresiones existentes de la superficie del terreno en el área
urbana.
Con objeto de obtener información adicional de cada sistema en lugares
especilicos, se cuenta con los listados de computadora correspondientes a
bu
mi

25. L
24
las simulaciones realizadas para diferentes periodos de retorno.
Ahora bien, cabe mencionar que los resultados obtenidos con el modelo
matemtico de simulación han sido constatados de manera cualitativa con la
E
información disponible del funcionamiento de los sistemas de drenaje de la
ciudad; no obstante, es necesario llevar a cabo una etapa de mediciones en
111 sitios clave con el fin de calibrar dicho modelo, y de esta manera
incrementar aun ms el grado de confiabilidad del mismo. Con ello se
logrará un método para la Ciudad de México, que por oposición a los de
Chicago o Los Angeles, sr serra aplicable al anlisis de las ampliaciones
del sistema de drenaje de nuestra ciudad.
[O
E
1
r

26. 25
N
CONCLUSIONES
La ciudad cuenta hoy con tres conductos mediante los cuales se desaloja el agua
negra y pluvial fuera del valle: el Interceptor del Poniente, el Gran Canal y el
Emisor Central. Las autoridades, con la información actualizada de la red
primaria de drenaje y los elementos y herramientas para detectar problemas de
insuficiencias, pueden jerarquizar las obras necesarias para mejorar las
condiciones actuales; a simismo, pueden proyectar ampliaciones o modificaciones
conociendo las implicaciones que ellas tendrran en el funcionamiento de la red.
Del diagnóstico de la red primaria puede concluirse lo siguiente:
A pesar de que los colectores están muy deformados, tanto como los ha
obligado el hundimiento del subsuelo, las tuberi'as coladas in situ como las
juntas de tubos precolados se encuentran en buenas condiciones estructurales.
Por otra parte, el ataque de las aguas negras al concreto de los colectores
es en general muy reducido.
Dado los problemas técnicos y el alto costo que implica la operación por
bombeo y la rectificación de la red, es indispensable restringir en lo posible
la extracción de agua del subsuelo.
Se detectan insuficiencias locales en gran parte de los sistemas, ya sea por
las condiciones topogrficas, el azolve, o por la magnitud del rea que
drenan actualmente. Debido a estas condiciones se hace indispensable la
rectificación de los colectores de acuerdo a las prioridades fijadas por los
técnicos del DDF. Por otra parte, es indispensable continuar e incrementar
el desazolve de la red.

27. 26
m
Las interferencias de las vras de comunicación urbana con el drenaje
existente, obligan a soluciones que complican cada vez ms el funcionamiento
de la red. Derivar esfuerzos y recursos adicionales a la solución óptima de
E
estos problemas, parece ser indispensable en el futuro.
El análisis de una red tan extensa y compleja como la de la Ciuda,d de
México, requiere de una metodologra muy elaborada, con la cual cuenta el
r DDF. No obstante, este tipo de herramienta es perfectible en la medida en
que se disponga de mediciones para efectuar su calibración, por ello es
aconsejable instrumentar el área urbana de la ciudad a fin de complementar
la información hidrológica e hidromgtrica necesaria para tal efecto.
Asimismo, ello representará un apoyo muy importante para la operación del
sistema.
La información actual de la red primaria con que cuenta la DGOH, facilitar
consignar cualquier modificación o ampliación futura, y con ello mantenerla
L. permanentemente actualizada.
El Gran Canal en sus primeros 18.0km ha dejado de ser un peligro de
inundación para la ciudad, ya que actualmente está aliviado por la obra de
toma del Interceptor Oriente y las descargas de los colectores 15, 11 y Rro
Consu]ado al Interceptor Central; aun asr requerirá de mantenimiento
- constante en muros, bordos y plantas de bombeo.
El crecimiento urbano del Poniente de la ciudad ha originado que el
i.
Interceptor del Poniente en ocasiones no sea capaz de evacuar los vo1imenes
generados en esa zona, motivando que existan derrames mayores a los

28. 1
27
previstos a la parte baja de la ciudad a través de los antiguos rros hoy
entubados, tales como el Churubusco, La Piedad y Consulado, creando
insuficiencia en ellos para drenar su propia área. Con base en lo anterior,
es conveniente contar con obras de control de avenidas y de erosión, asr
como restringir el crecimiento urbano de la parte alta de esta zona, ya que
de no ser asi', la solución para aumentar la capacidad de estos rros para
manejar los voliírnenes adicionales serra inaceptable desde el punto de vista
económico.
Las descargas de los rros de Los Remedios, Tlalnepantla y San Javier al
drenaje profundo, podrn seguir operando mientras prevalezca la condición
r de que el írea actualmente drenada por este sea menor que para la que fue
r proyectado.
Casi toda la zona Sur de la ciudad depende para su drenaje del Rro
Churubusco, conducto hoy insuficiente; esta situación aunada al crecimiento
urbano del Sur y Oriente de la ciudad, plantea la necesidad por una parte de
aumentar su capacidad, y por otra, aliviarlo tan pronto sea posible con la
prolongación de los interceptores Central y Oriente. Esto traerá consigo,
ademas, el permitir descargar los grandes colectores ubicados al Sur del
Rio Consulado, eliminando paulatinamente el bombeo al Gran Canal.
r La prolongación de los interceptores plantea la necesidad de desarrollar
técnicas especiales para poder excavar los tneles en las arcillas blandas
existentes en particular en la zona Oriente, a pesar de la técnica empleada
con éxito del aire comprimido. Debido a que no se pueden posponer por
mucho tiempo las obras de ampliación por lo expuesto precedentemente, es
Nw

29. urgente iniciar a la brevedad el desarrollo de estas técnicas, as]" como
continuar al Sur con el Interceptor Central, en donde por las condiciones del
subsuelo de esa zona, se pueden usar las técnicas de excavación actualmente
estudiadas y probadas.
La construcción del canal El Salto.-Tlamaco es indispensable para evitar las
consecuencias que se derivan de la conducción de las aguas provenientes del
emisor al Rro Tula, adems por el beneficio que ello implicarfa en el riego
del Valle del Mezquital.
Finalmente, se debe insistir en usar sistemas de drenaje separados y plantas de
tratamiento en los futuros desarrollos urbanos que se construyan, para permitir
la regulación de avenidas en las pocas reas disponibles actualmente para ello, lo
que implica que estas deben reservarse para tal fin evitando su invasión urbana.
La solución del drenaje de la Ciudad de México a largo plazo, contempla
inversiones de magnitud considerable, por ello se deben analizar alternativas
diferentes a las planteadas a la fecha, las cuales estarán condicionadas al avance
tecnológico, adems de que implicarn un cambio de pollUca en el desarrollo urbano.
En virtud de que los problemas de drenaje del Distrito Federal no pueden
desligarse de los del área metropolitana y en general de los del valle, las
soluciones que se propongandebern contemplarse dentro del marco integral del
drenaje del Valle de México.
Junio, 1977

30. METODOLOGIA DEL ESTUDIO INTEGRALDEL DRENAJE DE LA CD. DE
MEX ICO
LEVANTAMIENTO DE LA RED
PRIMARIA DE DRENAJE
PLAN TAS
PERFILES
---- 1-- ------- ---- ------ -
1 PROCESAMIENTO Y ANALISIS -
1 COEFICIENTES DEDEFINICION DE 1 GASTOS BASE
SUBCUENCAS
J ESCURRIMIENTO
L:I:::E:: 1111 T:Ii
SIMULACION DEL FUNCIONAMIENTO DE 1
CADA SISTEMA DE DRENAJE PARA
DIFERENTES CONDICIONES HIDROLOGICAS
1
DE EXCITACION
1
DIAGNOSTICO
VOLUMENES 1 1 DETECCION DE
CAPACIDADES POR 1 ZONAS DE
TRAMOS DERRAMADOS
j
b-
JERARQUIZACION DE PROBLEMASINDICE DE MJORA-
MIENTO DEL SISTEW GEPERACION DE ALTERNATIVAS DE
DE DRENAJE SOLUCION PRELIMINARES
L ______ - ------- ----------- -----------