Maestría en Ingeniería - Recursos Hidráulicos

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Comparación del desempeño de métodos de optimización en la calibración del modelo SWMM utilizando R: Caso campus Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Sandoval Barrera, John Alexander; Mancipe Muñoz, Néstor Alonso; Sandoval Barrera, John Alexander [0000-0002-7708-587X]; Sandoval Barrera, John Alexander [John_Sandoval6]; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
La modelación hidrológica es una herramienta fundamental para la gestión integral del recurso hídrico en áreas urbanas. Dentro de los modelos disponibles en la actualidad, el Storm Water Management Model (SWMM) es de los más utilizados, con cientos de publicaciones asociadas cada año. La implementación rigurosa de un modelo hidrológico incluye un proceso de calibración en el que se encuentra el valor óptimo para sus parámetros de configuración. Este proceso suele ser automático, acoplando el modelo con un método de optimización. Hay gran variedad de métodos de optimización disponibles, cuyo desempeño es evaluado normalmente utilizando problemas de optimización de referencia (p. ej. problema del agente viajero). Sin embargo, poco se pone a prueba su desempeño bajo las particularidades de un modelo hidrológico, como el fenómeno de la equifinalidad. Se realizó la evaluación del desempeño de 4 métodos de optimización en la calibración del modelo SWMM para una cuenca urbana en el campus Bogotá de la Universidad Nacional de Colombia. Se evaluaron diferentes casos de simulación variando el nivel de discretización espacial de la cuenca, la cantidad de parámetros a calibrar y el evento de precipitación. Los resultados muestran que la búsqueda dimensionada dinámicamente (DDS) es, en promedio, el método que mejor se desempeñó. Se resalta la importancia de poner a prueba los métodos de optimización para la calibración automática de modelos hidrológicos. La sensibilidad paramétrica, el nivel de discretización y el grado de parsimonia del modelo influyen en el desempeño de los métodos de optimización y determinan la elección final. (Texto tomado de la fuente)
Herramienta de gestión para la toma de decisiones en el aprovechamiento de aguas residuales domésticas en zonas rurales de Colombia desde el contexto de economía circular
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-07-10) Fajardo Martínez, Daniela; Arrieta Loyo, Gabriela; https://orcid.org/0000-0002-0241-5467; Resiliencia y Saneamiento Resa; Semillero de Investigación en Resiliencia y Saneamiento Ambiental (SIRSA)
La presente investigación propone una herramienta de gestión para la toma de decisiones en la selección de tecnologías para el aprovechamiento de aguas residuales domésticas (ARD) en zonas rurales de Colombia bajo el marco de la economía circular (EC). En esta propuesta, se plantea la selección de alternativas a través de la aplicación del método de evaluación multicriterio (TOPSIS) relacionando información espacializada del área de estudio de interés, por lo que los resultados obtenidos pueden ser representados cartográficamente mediante un Sistema de Información Geográfico (SIG). Las dimensiones y criterios planteados para el desarrollo de la metodología se basaron en los lineamientos conceptuales y estructurales previamente identificados para Colombia; donde la ponderación de las dimensiones planteadas se estableció a partir de la consulta a expertos. La metodología propuesta se aplicó a partir de información secundaria en un caso de estudio, seleccionando al municipio de Santander de Quilichao, Cauca (siendo este uno de los territorios priorizados en los Programas de Desarrollo con Enfoque Territorial (PDET) y en lo referido en el índice de Priorización Rural de Agua y Saneamiento (IPRA)). En este caso, se planteó como escenario unidades sanitarias secas (USS) con tecnologías de aprovechamiento por diferente tipo de agua residual doméstica (ARD Amarilla, ARD Gris y ARD Marrón), donde para cada tipo de ARD se evaluaron tres tecnologías de aprovechamiento, encontrando que las que mejor se adaptaban mayoritariamente a nivel veredal fueron el reactor de bajo costo para la producción de estruvita (ARDA_ESTRU), filtros sostenibles (ARDG_FS) y biodigestores (ARDM_B). (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la operatividad de un biorreactor de membrana (MBR) para el tratamiento del lixiviado proveniente de un relleno sanitario
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-07-02) Ibarra Ibarra, Harbleidy; Sanabria Artunduaga, Otoniel Alfonso; García Ospina, Edison Leandro; Resiliencia y Saneamiento Resa
Este estudio evalúa la eficiencia del biorreactor de membrana (MBR) en el tratamiento de lixiviados de un relleno sanitario en Colombia, mediante el análisis de parámetros fisicoquímicos, monitoreo operativo y pruebas de laboratorio, con datos recopilados entre 2016 y 2024. Se identificó la correlación entre el caudal de permeado y variables clave como la relación DBO/NH₃, la concentración de sólidos (SSLM y SSVLM), el índice volumétrico de lodos (IVL), la alcalinidad, la remoción de nitrógeno total y DQO soluble. Los resultados evidenciaron que un adecuado proceso de nitrificación y desnitrificación es esencial para el óptimo funcionamiento del MBR. Se determinaron los parámetros causantes de la caída de permeado, como la relación DBO/Nitrógeno total, la concentración de SSLM y SSVLM, y la edad del lodo, así como las variables consecuencia de esta caída, entre ellas el IVL, la DQO soluble y la temperatura. Además, se identificaron indicadores de fallas operativas, como la disminución de alcalinidad por debajo de 1600 mg/l, el incremento del nitrógeno total por encima de 600 mg/l y de los nitratos sobre 4000 mg/l. Finalmente, se establecieron recomendaciones para el diseño y operación de sistemas MBR, enfocadas en la optimización del balance de nutrientes y el control de parámetros críticos para mejorar la estabilidad del proceso y la calidad del efluente tratado. (Texto tomado de la fuente).
Implementación de un ensamble de modelos hidrológicos para estudiar el impacto de la variabilidad y el cambio climático en los recursos hídricos en ecosistemas de páramo en Colombia. Caso de estudio, río Chuza, Páramo de Chingaza
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Torres Torres, Laura Constanza; Rodríguez Sandoval, Erasmo Alfredo; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
A través del tiempo, la modelación hidrológica ha sido utilizada con diferentes propósitos, entre ellos, la evaluación del impacto de escenarios de cambio climático en los recursos hídricos de una cuenca. Sin embargo, lo usual ha sido emplear un único modelo hidrológico, lo cual puede derivar en errores y sesgos debido a su incertidumbre estructural. Por ello, en el presente estudio se realizó la evaluación de los posibles impactos del cambio climático en la cuenca del río Chuza en el páramo de Chingaza, parte de uno de los sistemas de abastecimiento de agua potable de la ciudad de Bogotá. Esta evaluación se realizó a través de la construcción de un ensamble hidrológico por la metodología de Granger Ramanathan en su variante C. Los escenarios de cambio climático empleados se obtuvieron de proyecciones de dos GCMs: CMCC-ESM2 y ECEarth3-CC, y se construyeron con la metodología delta change para las trayectorias SSP2- 4.5 y SSP5-8.5. Como resultados, en primer lugar, se obtuvo que el ensamble construido mejora las métricas individuales encontradas, tanto para el periodo de calibración como de validación. Respecto a los posibles impactos del cambio climático, se observa que la trayectoria SSP2-4.5 proyecta caudales mayores que la trayectoria SSP5-8.5, y que para el 25% de los escenarios futuros el caudal disminuye, especialmente para la trayectoria menos optimista. Los resultados obtenidos representan solamente un posible futuro acerca del posible riesgo de disminución de caudales que podría afectar el abastecimiento de la ciudad de Bogotá en el largo plazo (Texto tomado de la fuente).
Análisis de tendencias de variables del ciclo hidrológico en el Parque Nacional Natural Chingaza y sus posibles vínculos con cambio y variabilidad climática y cambios en la cobertura del bosque Amazónico
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Ávila Bonilla, Kharoll Sofía; Rodríguez Sandoval, Erasmo Alfredo; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
El Páramo de Chingaza desempeña un papel crucial para Bogotá, puesto que abastece al 70% de los habitantes de la ciudad. Comprender la alteración de las variables hidroclimatológicas y su relación con el cambio y la variabilidad climática, y con el cambio de cobertura permite tomar decisiones más informadas para la gestión sostenible de los recursos hídricos de la región. Mediante la aplicación del test de Man-Kendall y Sen´s Slope se analizaron las tendencias en las variables hidroclimatológicas en el Parque Nacional Natural Chingaza (PNN Chingaza). Los resultados revelan que el 82% de las series de precipitación convencional presentan tendencias no significativas mixtas. En contraste, tres de las cinco cuencas estudiadas registran disminuciones en el caudal medio. En la evapotranspiración, se identifican tendencias crecientes significativas con incrementos de 6 mm por decenio. Mediante el análisis de datos de cobertura y uso del suelo reportados por MapBiomas se identificaron altas correlaciones en el test de Spearman (0.80 y 0.64) entre la pérdida del bosque amazónico y el comportamiento de las series de caudal medio en el PNN Chingaza. Mediante previa validación realizada a los mapas de MapBiomas se obtuvo una precisión general del 96%. Se encontró que cambios impulsados por el clima y por el paisaje han generado desplazamientos importantes de las cuencas en el espacio de Budyko. En cuanto a la influencia de la deforestación de la Amazonia en el PNN Chingaza, se evidencian disminuciones en el caudal medio, posiblemente asociadas a alteraciones de los flujos aéreos de agua en forma de vapor (“Ríos voladores”) que se ven reflejadas en las entradas al sistema, especialmente en la precipitación horizontal. En consecuencia, resulta esencial la implementación de estrategias a nivel local y regional para garantizar la continuidad de los servicios ecosistémicos que el páramo y el bosque amazónico prestan (Texto tomado de la fuente).
Estudio de viabilidad de la implementación de trenes compuestos por SUDS en conjuntos residenciales VIS en la ciudad de Bogotá
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Rodríguez Quintero, Estiveen; Mancipe Muñoz, Néstor Alonso; Grupo de investigación en ingeniería de los recursos hídricos (GIREH)
El presente proyecto final de maestría aborda la viabilidad técnica y económica de implementar Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) en viviendas de interés social en Bogotá, Colombia, con un enfoque específico en el complejo residencial VIZCAYA. Se destaca la importancia de los SUDS en la gestión del recurso hídrico urbano, adentrándose en una metodología que incluye análisis preliminares, identificación y diseño de SUDS, modelación hidráulica y evaluación económica. El análisis hidrológico del área de estudio revela que la precipitación promedio anual es de 752 mm, un valor que plantea desafíos hidrológicos para el aprovechamiento de agua lluvia debido a los bajos volúmenes generados de escorrentía. A pesar de esto, se logró reemplazar aproximadamente el 30% del consumo total de agua potable en los sanitarios, gracias a un tren de SUDS que incluye un tanque de tormenta, un sistema de tratamiento (filtros de antracita y arena, junto con un clorador de tabletas) y un tanque de almacenamiento. Se resalta la necesidad de modificar la normativa para fomentar la recirculación del agua de lluvia y desarrollar metodologías efectivas que aseguren la viabilidad técnica y financiera de los SUDS en proyectos de propiedad horizontal. El costo total del tren de SUDS diseñado asciende a $30,193,047, lo que implica un costo por vivienda de $754,826, representando un aumento del 0.44% en el costo del inmueble. El análisis financiero muestra que la inversión y los costos de mantenimiento se recuperan en un periodo de 29 años. Adicionalmente, se identifican beneficios económicos adicionales, como exenciones fiscales y subsidios para proyectos sostenibles. A pesar de los desafíos en la implementación en edificaciones existentes y la incertidumbre en la caracterización de la escorrentía, el estudio identifica beneficios económicos y ambientales que respaldan la viabilidad del proyecto, haciéndolo accesible para personas de bajos recursos y generando utilidades para los constructores. Además, sirve como base para futuras investigaciones en la gestión del recurso hídrico urbano y la implementación de SUDS en contextos similares (Texto tomado de la fuente).
Estudio de amenaza por inundación y avenida torrencial para identificar medidas de mitigación en la zona urbana de la ciudad de Mocoa
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-06-27) Jojoa Ávila, Omar David; Cubillos Peña, Carlos Eduardo; Jojoa Chantre, Omar Antonio; 0009-0004-1239-346X
Las inundaciones son desbordamientos de agua fuera del cauce principal o de aguas bajas, con baja concentración de sedimentos finos, donde una zona queda momentáneamente anegada gracias a la ocurrencia de caudales extremos altos de duración media. Estos eventos son frecuentes en Colombia sobre todo en temporada invernal o ante la presencia de la fase húmeda del ENSO. El presente trabajo final de maestría tiene como objetivo principal recomendar la ubicación, y dimensiones de medidas de control fluvial para mitigar las amenazas por inundación y de eventuales avenidas torrenciales en un tramo de 3.7 km del río Mocoa en vecindades de la ciudad del mismo nombre, con el fin de apoyar la toma de decisiones administrativas en el marco de la gestión del riesgo de desastres, gestión integral del recurso hídrico (GIRH) y del ordenamiento territorial y ambiental de Mocoa. Esto se logró a partir de la caracterización general de la cuenca del río Mocoa (geología, geomorfología, suelos, cobertura vegetal, morfometría e hidrología), obteniéndose la curva de duración de caudales y el análisis de frecuencias de caudal para diferentes períodos de retorno; y a partir de la caracterización topo-batimétrica (DEM y secciones transversales), fluviomorfológica (dinámica fluvial y estado actual del cauce), e hidrosedimentológica (curvas granulométricas del lecho del río Mocoa y la curva de duración de caudales sólidos) del tramo de 3.7 km del río Mocoa. Con esta información se calibró y validó el desempeño hidrosedimentológico del tramo en cuestión con la metodología de Einstein H. A. (1950) -concluyendo que el tramo en estudio no tiende a presentar fenómenos de avenida torrencial por la baja concentración de material fino que hace posible el transporte de materiales gruesos-, con base en estos resultados se calibra y valida el modelo matemático hidrosedimentológico de HEC-RAS, logrando un ajuste aceptable de régimen de flujo y concentración de carga de material del lecho para diferentes períodos de retorno. Finalmente, una vez calibrado y validado el modelo matemático de HEC-RAS para el tramo de estudio se procedió a analizar la amenaza por inundación para diferentes períodos de retorno, pero en específico para el período de retorno de 100 años, a través del nivel de agua, velocidad, número de Froude, potencia del flujo y concentración de la carga de material del lecho. Con estos resultados y las visitas de campo realizadas se identificó medidas estructurales y no estructurales que en conjunto ayuden a mitigar la amenaza por inundación que efectivamente se produce en la ciudad de Mocoa. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la estimación espaciotemporal de la recarga mediante un modelo hidrológico utilizando una calibración multiobjetivo que incorpore información de sensores remotos
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-05) Cortés Ramos, Diego Alberto; Piña Fulano, Adriana Patricia; Donado Garzón, Leonardo David; Proyecto MEGIA; https://orcid.org/0000-0002-7218-6970; Hyds Hidrodinámica del Medio Natural
La recarga es la cantidad de agua que alimenta los sistemas de aguas subterráneas, sistemas que abastecen aproximadamente a dos mil millones de personas. Para su estimación existen variedad de técnicas entre las cuales está la modelación hidrológica. En la presente investigación se realizó la implementación del modelo hidrológico TETIS para estimar la recarga de aguas subterráneas en la cuenca del río Lebrija ubicada en la Cordillera Oriental de Los Andes colombianos. Esta es una cuenca tropical con un promedio anual de precipitación de 1675 mm, que se presenta en un régimen mixto, con picos a mediados de cada semestre. La cuenca tiene un fuerte cambio de elevaciones desde 4200 hasta 28 msnm en el punto de delimitación. En la implementación se utilizó información de superficie registrada por estaciones del IDEAM. Para mejorar las estimaciones se utilizó una calibración multiobjetivo que involucró información de evapotranspiración y humedad del suelo registrada por sensores remotos. Para la validación de la recarga se utilizó información de GRACE y GLDAS para tener una aproximación a valores medidos de recarga. Se evaluó el desempeño espacial con la métrica de eficiencia de patrones espaciales; para lo cual se realizó un acople del modelo con un código de R que permitiera la inclusión de nuevas funciones objetivo. Como algoritmo de calibración multiobjetivo se utilizó Pareto Archived Dynamically Dimensioned Search mediante el programa Ostrich. Con la metodología propuesta se mejoró el desempeño espacial del modelo hasta en 47.9 % y en la simulación de caudales se alcanzaron mejoras de 20.8 %. La recarga estimada mejoró en 31.9 %, pasando de 218 a 695 mm anuales en promedio. (Texto tomado de la fuente).
Influencia de la variabilidad climática sobre la precipitación en la cuenca del Río Guavio
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-06-06) Delgado Peña, Lina Fernanda; Vega Rodriguez, Emel Enrique
Existen alteraciones que se producen en los regímenes de precipitación por fluctuaciones del clima que generan irregularidades en los regímenes de lluvia en la cuenca del Río Guavio, ya que los patrones de circulación productores de lluvias en esta región son altamente sensibles. Por consiguiente, este estudio tiene como meta identificar qué factores y/u oscilaciones contribuyen a explicar las fluctuaciones en los regímenes de precipitaciones de la cuenca. El proceso fue desarrollado secuencialmente, teniendo en cuenta las siguientes actividades: Identificación de patrones y fenómenos que presentan correlación con los regímenes de lluvia de la zona de estudio , clasificación de las variables que caracterizan el comportamiento de la región y estableciendo el porcentaje de correlación que explica la variabilidad en la dimensionalidad de los registros, realización de un modelo de pronóstico de precipitación y por último la determinación de la influencia de la variabilidad de la precipitación en los balances hídricos con el uso del método de Thomas. Se evidenció que existe una influencia de los fenómenos NAO y ENSO en mayor porcentaje sobre el régimen de lluvias entre 18.25% a 27.85% y 9.49 a 27.65% respectivamente y entre un 6.59% a 8.61% influencia del QBO. Y el recurso hídrico aumenta o disminuye en función de la presencia de cada una de las fases de estos eventos condicionando la variabilidad de las lluvias, la oferta hídrica y los regímenes de humedad de la cuenca. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación del tratamiento de las aguas residuales generadas en el Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses en una PTAR aerobia de la sede Bogotá y una PTAR anaerobia de Villavicencio
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Agudelo Duque, Daniela Estefania; Agudelo Quigua, Daniel Antonio; Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses; Agudelo Duque, Daniela [0000-0002-1126-5181]
El Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses es un establecimiento de orden público que presta servicios forenses a la administración de justicia y a la comunidad colombiana. Cuenta con laboratorios y organismos de inspección acreditados en donde se procesan muestras de Elementos Material Probatorio para esclarecer crímenes y aportar a la justicia en Colombia bajo criterios de investigación científica, idoneidad, calidad, imparcialidad y respeto por la dignidad humana. En la prestación de los servicios se generan aspectos ambientales significativos como lo es los vertimientos de aguas residuales con altas cargas orgánicas por la naturaleza de las muestras que se procesan, es por esto que con el fin de minimizar la contaminación al recurso hídrico por la generación de este aspecto ambiental que se tienen Plantas de Tratamiento de Agua Residual hasta un nivel terciario, y cumplen con la eficiencia de remoción de ciertos parámetros de interés sanitario que son regulados por la normatividad actual en Colombia. El poder realizar la recirculación del vertimiento tratado con la adopción de otras tecnologías como la osmosis inversa y la desinfección con luz ultravioleta, permite la disminución del recurso hídrico en el Instituto y le apunta a los objetivos de sostenibilidad del país y a nivel mundial ante la crisis del agotamiento de los recursos que se viven actualmente. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de un sistema Smart Sensors de bajo costo para el monitoreo de la escorrentía superficial
(Universidad Nacional de Colombia, 2024) Beltrán Huertas, Diana Catalina; Mancipe Munoz, Nestor Alonso; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
El seguimiento de la escorrentía superficial, especialmente en relación con las estructuras que gestionan este fenómeno tales como los sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDS), ha experimentado un notable interés en la última década. Los sensores de bajo costo han surgido como herramientas esenciales para la monitorización del agua y los SUDS, siendo empleados por diversos investigadores. Estas herramientas, han tenido una aplicación limitada en investigaciones colombianas, específicamente en el monitoreo de SUDS. Es por esto que surge la pregunta de investigación: ¿cuáles son las ventajas y desventajas de los Smart Sensors en el seguimiento de la escorrentía superficial y su aplicabilidad en SUDS en tiempo casi real? Para abordar esta pregunta, la presente investigación evalúa un sistema de Smart sensor que incluye mediciones de pH, conductividad y temperatura en escenarios tales como en laboratorio, en muestreo in-situ y en muestreo continuo. Los resultados obtenidos revelan que el desempeño (en términos de exactitud y precisión) del Smart sensor es comparable al de un multiparámetro comercial en mediciones puntuales, con un ahorro del 80% del costo. Sin embargo, se identifican desafíos en la transmisión de datos en entornos con conectividad limitada para escenarios de monitoreo continuo. Estos hallazgos indican que, si bien los sensores de bajo costo son viables para medición puntual, aún existen obstáculos para su implementación en medición continua y en tiempo real. Esta investigación no solo contribuye al avance del monitoreo de SUDS en Bogotá mediante la adopción de sensores de bajo costo, sino que también señala un potencial significativo para investigaciones futuras centradas en la mejora de la implementación en medición continua de estos sensores. (Texto tomado de la fuente).
Análisis del comportamiento hidráulico de las redes de distribución de los acueductos veredales San Isidro, Catalamonte y Aguasimal ubicados en zonas con fuertes cambios de pendiente topográfica del municipio de Tena-Cundinamarca
(Universidad Nacional de Colombia, 2024-05-15) Bonilla Marín, Andrés; Díaz Arévalo, José Luis; Bonilla Marín, Andrés [https://scholar.google.es/citations?hl=es&user=F2DNWS0AAAAJ]; Bonilla Marin, Andrés [0009-0001-2981-8194]; Bonilla Marín, Andrés [Andres-Bonilla-13]; Resiliencia y Saneamiento Resa
En el presente informe se describe el análisis hidráulico de las redes de distribución de tres acueductos rurales ubicados en el municipio de Tena-Cundinamarca, sobre zonas con pronunciados desniveles del terreno, con diferencia de cabeza de posición en cada acueducto del orden de 250, 300 y 560 metros, lo cual ocasiona daños en los accesorios de las redes, debido a la carencia de un sistema efectivo para disipar la energía. Allí, la problemática radica en el hecho de que los acueductos carecen de las tecnologías adecuadas para la gestión técnica del recurso hídrico. Adicional a esto, teniendo en cuenta que la gestión administrativa de los acueductos la realiza únicamente la propia comunidad del sector, hay una marcada carencia de recursos económicos; a su vez, los sistemas cuentan con uno o dos fontaneros para solucionar cualquier inconveniente relacionado con la operación y el mantenimiento de los sistemas. En este sentido, para realizar el respectivo análisis se propuso generar un modelo hidráulico, construido a partir de levantamientos topográficos de precisión de las redes de distribución y la medición de datos en campo de presión y caudal, con equipos de bajo costo. En relación con lo anterior, a partir del modelo hidráulico y con base en la normativa nacional del sector se identificaron los puntos críticos que afectan el funcionamiento de las redes de distribución, y se formularon propuestas de mejora, basadas principalmente en la instalación de válvulas para la regulación de la presión. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la incidencia de bloqueos en la estimación cuantitativa de precipitación presente en el radar meteorológico de Barrancabermeja
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-12-01) Ramírez Tamayo, Jorge Iván; Piña Fulano, Adriana Patricia; Hydrodynamics of the Natural Media (HYDS)
La variabilidad espacial de la precipitación es difícil de medir debido a la falta de estaciones pluviométricas y automáticas en tierra. Como resultado, los radares meteorológicos se han convertido en fuentes de información cruciales para estimar campos de precipitación. Sin embargo, los bloqueos, que se refieren a factores externos de la naturaleza que afectan la calidad de los datos del radar, plantean un desafío importante y contribuyen a errores e incertidumbres en la estimación cuantitativa de precipitación. Este trabajo tiene como enfoque principal analizar el impacto de los bloqueos en el radar meteorológico de banda C de Barrancabermeja, ubicado entre las Cordilleras Oriental y Central de los Andes colombianos, específicamente para la estimación cuantitativa de precipitación (QPE). El análisis de bloqueos se realizó utilizando información de radar recopilada entre 2019 y 2020. Para identificar zonas de bloqueo, se identificaron los días sin lluvia que fueron insumo para un análisis de frecuencia de la reflectividad, que tuvo una alta correlación con las interferencias topográficas causadas por los rangos circundantes del radar. Posteriormente, se calculó el índice de calidad del radar (RQI) para condiciones de lluvia, teniendo en cuenta factores como el mapa de frecuencia de bloqueos, el bloqueo parcial del haz, los efectos de la pérdida de resolución por la distancia, el ruido del radar y la atenuación. La evaluación reveló un área de bloqueos aproximada del 50% para el barrido más bajo de 0.5°, principalmente asociada con las interferencias topográficas, lo que indica un impacto directo de las cordilleras en la calidad de los datos del radar. Posteriormente, se analizaron eventos de precipitación específicos (mayores a 10 mm por evento) para determinar los parámetros de tres relaciones reflectividad – precipitación (metodologías de Marshall & Palmer, Seliga & Bringi, y Sachidananda & Zrinc) para el radar de Barrancabermeja, utilizando datos de 91 estaciones automáticas disponibles en el área de influencia del radar. Al emplear estas relaciones, se calcularon mapas de incertidumbre de la estimación de lluvia, obteniendo valores de incertidumbre cercanos al 65%. En general, se destaca la influencia de los bloqueos en la estimación de los campos de precipitación del radar de Barrancabermeja y la importancia de tener en cuenta las interferencias topográficas en la interpretación de datos de radar, como elemento fundamental para la estimación cuantitativa de la precipitación en la región Andina. (Texto tomado de la fuente)
Modelo conceptual para la caracterización de los procesos involucrados con la presencia de antibióticos en aguas de la cuenca media y alta del río Bogotá
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-08-02) Huertas Rodríguez, Laura Ximena; Bustos-López, Martha Cristina; Resiliencia y Saneamiento Resa
La resistencia antimicrobiana es un fenómeno natural, sin embargo, su tasa de aparición se está acelerando debido a la exposición continua a antibióticos en el medio ambiente por vertimientos de aguas residuales domésticas e industriales. En las aguas de la cuenca alta y media del río Bogotá se han detectado antibióticos y cepas de bacterias resistentes. Se evaluó el destino ambiental de los antibióticos: ácido oxolínico, azitromicina, ciprofloxacina, claritromicina, clindamicina, cloxacilina, doxiciclina, eritromicina, lincomicina, metronidazol, norfloxacina, sulfadiazina, sulfametoxazol, tetraciclina y trimetoprima. Las fuentes principales de contaminación son ocurrencia natural, producción y fabricación, medicina humana, hospitales, animales y acuicultura, y agricultura. Utilizando como soporte el software EPI SUITE, se identificaron como principales rutas de transporte la adsorción, biodegradación y fotólisis, teniendo como destino primario el agua superficial y suelo, donde se clasifican como compuestos persistentes o muy persistentes. Posteriormente, pueden migrar por contacto, ingestión y adsorción a las comunidades bacterianas, la flora acuática, la agroproducción o al ser humano. En general, los riesgos asociados a la presencia de antibióticos en el entorno se relacionan con la promoción de la resistencia antimicrobiana y la inhibición de la fotosíntesis en algas. Finalmente, la evaluación de riesgo ambiental indica que se debe priorizar el seguimiento a la azitromicina, claritromicina, cloxacilina, norfloxacina y trimetoprima por sus efectos asociados. Con estos resultados se elaboró un modelo conceptual que integra todos los resultados obtenidos y que permite conocer y hacer seguimiento a la gestión del recurso hídrico. (Texto tomado de la fuente)
Modelación de la calidad del agua del río Jordán en Tunja, aplicando el modelo QUAL2Kw como herramienta de saneamiento, gestión y ordenamiento del recurso hídrico
(Universidad Nacional de Colombia, 2023-10) Caro Galindo, Camilo Andrés; Mancipe Muñoz, Néstor Alonso; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
La modelación de la calidad del agua hoy en día se ha convertido en una herramienta fundamental para la planificación, saneamiento, gestión y el ordenamiento del recurso hídrico. En Colombia se han venido aumentando el uso de modelos de calidad del agua con el fin contribuir al correcto manejo de los recursos hídricos del país principalmente en regiones donde no se ha realizado un adecuado manejo y planificación de este. De acuerdo con lo anterior el presente trabajo final de maestría tiene como objetivo principal la implementación del modelo de calidad del agua QUAL2Kw en el río Jordán “sector barrio San Antonio” de la ciudad de Tunja, con el fin de proporcionar una herramienta que facilite el saneamiento, la gestión y el ordenamiento del recurso hídrico de la ciudad. El proyecto se desarrolló en varias fases: la fase inicial de consecución de información, la fase dos de conformación y calibración del modelo de calidad del agua en QUAL2Kw y la fase tres de formulación y simulación de escenarios ambientales futuros. Durante la fase de consecución de información se realizaron ensayo de trazadores, se midieron las características hidráulicas del río, se obtuvieron los datos meteorólogos de la zona de estudio y se realizó el muestreo de calidad del agua con su respectivo análisis en laboratorio. Con toda la información recopilada se realizó la fase dos que corresponde a la conformación del modelo de calidad del agua en QUAL2Kw con su calibración y validación. Al final de este ejercicio se obtiene un modelo de calidad de agua en QUAL2Kw calibrado, donde se simulan dos escenarios ambientales futuros que permiten responder preguntas respecto a la capacidad del río en diferentes circunstancias de calidad, para contar con una herramienta que contribuya al ordenamiento, gestión y planificación del recurso agua de la ciudad de una manera más eficiente y oportuna. Este trabajo de forma general evidencia que el modelo de calidad de agua conformado, calibrado y validado en QUAL2Kw representa una aproximación de la calidad del agua en el río Jordán en el sector del barrio San Antonio en la ciudad de Tunja en algunos parámetros fisicoquímicos. Así mismo se logra establecer que la implementación de este modelo junto a dos escenarios ambientales futuros permite responder diferentes preguntas en búsqueda de la toma de decisiones por parte de las Autoridades Ambientales Competentes (AAC) en lo que respecta al saneamiento, gestión y ordenamiento del recurso hídrico de la ciudad. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de los efectos en la producción hidroenergética del río Bogotá a través de sistemas dinámicos, contemplando variación de los regímenes de caudal ambiental
(2023) Albornoz Villarraga, Leonardo; Obregón Neira, Nelson; Ordóñez, Jaime Iván; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
La Cadena de Generación de Río Bogotá (CRB), esta conformada por una serie de plantas hidráulicas que usan las aguas del Río Bogotá para el suministro de energía eléctrica del Distrito Capital. Sin embargo, la anterior, está influenciada por variaciones en el caudal ambiental descargado por las Compuertas de Alicachín. La Resolución de la CAR 2984 de 2017, plantea aumentar este valor en un plazo de 10 años después de la expedición de la resolución. El presente trabajo pretende evaluar los efectos asociados de este aumento sobre la producción de energía que puede ofrecer la CRB, específicamente la cadena de generación PAGUA, comparando la energía optimizada para esta cadena con respecto a las proyecciones de demanda para Bogotá, a través de la construcción de modelos hidrológicos y un sistema de optimización que evalúa el estado del Pondaje Alicachín y el Embalse del Muña hasta el año 2038. Se comparan la oferta y la demanda de energía futuras para el Distrito Capital. Se concluye que el aumento del caudal ambiental estipulado no afecta de forma ostensible la producción de energía de PAGUA. (Texto tomado de la fuente)
Construcción, aplicación y evaluación crítica de una caja de herramientas para la formulación del componente hidrológico de un POMCA
(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Garzón Rodríguez, Víctor Hernán; Rodríguez Sandoval, Erasmo Alfredo; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
El Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial publicó en el año 2010 la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico (PNGIRH). Dentro de ella figura la formulación de los Planes de Ordenación y Manejo de Cuencas (POMCA) como un elemento clave para la gestión sostenible del agua y del saneamiento básico en el país. El principal propósito de estos planes es apoyar la planeación del uso del suelo y el manejo sostenible de los recursos naturales renovables. Sin embargo, desde la expedición de la PNGIRH, el avance en la formulación de los POMCAS ha sido limitado, debido a la necesidad de generar conocimiento y a las limitaciones en la información necesaria para formular dichos planes. Para contribuir a la generación de dicho conocimiento, desde el programa de Maestría en Ingeniería – Recursos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia y como parte del trabajo aquí reportado, se desarrolló una caja de herramientas hidrológicas para apoyar la formulación de POMCAS en su componente hidrológico y para la caracterización hidrológica de las cuencas colombianas. En este trabajo se presenta el diseño, la arquitectura, implementación y la aplicación de la caja de herramientas en tres cuencas (cuencas de los ríos Humea, Pamplonita y Chinchiná), cada una con diferentes niveles de disponibilidad de datos hidroclimatológicos y de información de características físicas. El uso de esta caja se evalúa mediante la verificación del desempeño de diferentes herramientas para obtener los productos específicos requeridos en la formulación de un POMCA. Se demuestra que la caja de herramientas tiene el potencial para apoyar la formulación de POMCAS en el país en su componente hidroclimatológico y podría contribuir a los propósitos de la PNGIRH. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación experimental del comportamiento hidráulico de un tanque de detención tipo SUDS, construido con elementos celulares
(Universidad Nacional de Colombia, 2022-12-13) Parra Ochoa, Jaime Eduardo; Cubillos Peña, Carlos Eduardo; https://www.researchgate.net/profile/Jaime-Parra-Ochoa
Los Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) se hacen cada vez más necesarios en Colombia, debido al aumento de personas viviendo en las ciudades y a los drásticos y rápidos cambios que son generados en la naturaleza por la urbanización acelerada. La normativa colombiana ha avanzado en la regulación y exigencia de los SUDS como característica importante para los proyectos de desarrollo, y estos sistemas son cada vez más utilizados en nuestro medio. En esta investigación se realizó la evaluación hidráulica de un tipo de SUDS conocido como tanque de detención, el cual fue construido con elementos celulares en el Laboratorio de Ensayos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia (LEH-UN), Sede Bogotá. Los métodos existentes de dimensionamiento de tanques de detención con elementos celulares, asumen que el agua tiene una superficie horizontal, y esto fue evaluado experimentalmente variando el caudal de entrada al tanque, para medir las variables de nivel y caudal de salida. Se compararon los datos medidos con los resultados de una simulación matemática bajo condición de piscina nivelada y por medio de un análisis estadístico se evaluó el desempeño hidráulico del tanque. Este documento busca aportar conocimiento acerca del comportamiento hidráulico de los tanques de detención con elementos celulares. (Texto tomado de la fuente)
Aplicación de la herramienta EPANET 2 toolkit para la modelación del destino y transporte de cloro residual en redes de distribución de agua como herramienta de mejoramiento operacional
(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Sánchez Ruiz, Camilo Andres; Mancipe Muñoz, Néstor Alonso; Sanchez Ruiz, Camilo Andres; Sanchez Ruiz, Camilo Andres; Sánchez-Ruiz, Camilo Andres [0000-0002-6667-7116]; Sanchez Ruiz, Camilo Andres; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
Se han desarrollado modelos aplicados por medio de EPANET para predecir el comportamiento de sustancias como el cloro que afecta la calidad del agua. Así también la EPANET 2 toolkit es una librería dinámica que personaliza el motor computacional de EPANET, ajustando la programación hidráulica y de calidad de agua. En este trabajo se presenta la aplicación de la herramienta EPANET 2 toolkit para la modelación del destino y transporte de cloro residual bajo diferentes escenarios de operación en la red AUACACT de Ciudad Bolívar en la ciudad de Bogotá. Se determinaron los puntos críticos de cloro residual, se generaron escenarios mejorados y se obtuvo la dosis mínima de aplicación de cloro a la entrada de la red para obtener un cloro residual de 0.3 mg/L en todos los nodos. En los escenarios con menores kb y kw se encontró un 5% de puntos críticos y un 21% donde kb y kw eran mayores. El mejoramiento hidráulico no afectó la cantidad de cloro residual para el cumplimiento de la norma, la reinyección ni tampoco las dosis mínimas de aplicación de cloro en todos los escenarios de operación. La reinyección no contribuyó a que los nodos ubicados en las “colas” cumplieran con la cantidad mínima de cloro residual que exige la norma. La eliminación de las “colas” reduce los puntos críticos de la red significativamente desde un 19% y hasta un 100% en los diferentes escenarios de operación, así como también logra que la reinyección elimine la totalidad de los puntos críticos de la red. Al generar un escenario operacional donde falla una válvula impacta en un aumento del 19% la dosis mínima de cloro con los mayores kb y kw e incluso hasta en un 200% cuando se aumentan los kb y kw dentro del mismo escenario. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de un sistema de tratamiento, a escala de laboratorio, para reducir la concentración de carga orgánica, bacterias y/o parásitos utilizando agua residual sintética, con miras a su aplicabilidad en irrigación de cultivos en la sabana occidental de Bogotá - Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2022-11-03) Espitia Cuadros, Jesús Alberto; Collazos Chávez, Carlos Julio; Jesús Alberto Espitia; Bustos López, Martha Cristina; Santamaría Alzate, Felipe; Jesus Espitia Cuadros; Resiliencia y Saneamiento Resa
El presente trabajo contiene información relacionada con la caracterización tanto hidrológica como de la calidad del agua del Sistema Hidráulico de Manejo Ambiental y de control de inundaciones La Ramada, junto con la evaluación experimental de un reactor biológico, a escala piloto, para el tratamiento de aguas residuales orientado a la remoción de DQO, parásitos y bacterias, para concentraciones similares a las encontradas en el agua residual de la zona en estudio. Para lograr los objetivos propuestos, se ha desarrollado el estudio en tres etapas. En la primera, se adelantó una caracterización hidrológica y de calidad del agua de la zona en estudio; en la segunda etapa, se procedió a la selección y definición del tipo de tratamiento biológico de mayor aplicación y adaptabilidad a la zona en estudio y, finalmente, en la etapa 3, se realizó el diseño, construcción, puesta en marcha, seguimiento y evaluación del reactor a escala de laboratorio monitoreando la remoción de DQO, parásitos y bacterias coliformes. La planta piloto utilizada es un filtro anaerobio de flujo descendente, con relleno plástico, operado con un caudal medio de 15 L/d y una concentración promedio de DQO de 700 mg/L en el afluente, presentando eficiencias de operación hasta del 96.7%. Adicionalmente, el afluente fue inoculado con huevos de parásitos Helmintos de la especie Ascaris suum, en tres réplicas iguales de 500 huevos, obteniendo una remoción del 99.8%. También, el agua a tratar se inoculó con bacterias aerobias certificadas: E. coli, Samonella typhimurium y Klebsiella aerogenes, obteniendo, como era de esperarse, bajos niveles de remoción de este tipo de organismos. (Texto tomado de la fuente)

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