Maestría en Ingeniería - Recursos Hidráulicos

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Evaluación de la recuperación electroquímica de fósforo mediante electrodos modificados en concentrado de lodos digeridos
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Castañeda Gantiva, Jaime Andrés; Bustos López, Martha Cristina; Hernández Guarín, Gilmer Nicolás; Castañeda Gantiva, Jaime Andrés [0002032860]; Resiliencia y Saneamiento Resa
La recuperación de fósforo a partir de aguas residuales domésticas representa una estrategia clave para avanzar hacia una gestión circular de los nutrientes. En este estudio se evaluó la electrodeposición catódica de estruvita a escala de laboratorio a partir del centrado de la PTAR El Salitre de Bogotá, empleando electrodos de acero inoxidable previamente modificados con una capa semilla del mismo compuesto. El centrado presentó un contenido promedio de 111 mg/L de fósforo reactivo disuelto, 743 mg/L de nitrógeno amoniacal y 55 mg/L de magnesio, concentraciones que favorecen la recuperación de nutrientes. Las capas fueron generadas mediante deposición electroforética y electrodeposición catódica; esta última demostró ser el método más eficaz, produciendo superficies con buena adherencia al sustrato y alta rugosidad. El desarrollo de pequeñas cavidades favoreció el crecimiento catódico del mineral y evitó la pasivación completa del electrodo. Se observó que la tasa de crecimiento cristalino aumentó al aplicar potenciales más negativos, alcanzando un valor máximo de 8.98 gm−2h−1 para las condiciones de −2 V, Mg/P=1 y 180 min. La caracterización mediante DRX y EDS confirmó la presencia predominante de estruvita en los depósitos formados sobre el cátodo, sin detección de fases cristalinas secundarias. En conjunto, los resultados demuestran que la incorporación de una capa semilla sobre el electrodo constituye una estrategia prometedora para mejorar la formación y separación del producto en sistemas electroquímicos. (Texto tomado de la fuente)
Modelación estocástica de la confiabilidad en sistemas de distribución de agua urbana
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Avila Prieto, Sebastian; Donado Garzón, Leonardo David; HYDS Research Group
La investigación aborda la problemática de las altas pérdidas de agua y la dificultad para detectar fugas en sistemas de distribución de agua urbana, especialmente en contextos donde la operación está sujeta a variabilidad hidráulica, racionamientos y condiciones de incertidumbre. Los métodos tradicionales de análisis determinístico presentan limitaciones para representar adecuadamente estos escenarios, lo que motiva la necesidad de enfoques más robustos que incorporen la incertidumbre inherente al sistema. Para abordar esta problemática, se desarrolló una metodología fundamentada en modelación estocástica, que integra simulaciones hidráulicas realizadas en EPANET mediante el uso del EPANET Toolkit en MATLAB, junto con la aplicación de técnicas de Monte Carlo para la propagación de la incertidumbre asociada a las condiciones de operación de la red. Las series temporales de presión y caudal fueron previamente sometidas a procesos de depuración, estimación de datos faltantes y suavizado mediante modelos ARIMA, con el fin de obtener señales hidráulicas consistentes y representativas del comportamiento real del sistema. Posteriormente, estas variables procesadas se emplearon como insumos para el entrenamiento de un modelo predictivo basado en redes neuronales artificiales, orientado a la estimación y detección de fugas en la red de distribución. Los resultados obtenidos demuestran que la metodología propuesta permite identificar de manera efectiva la presencia y localización de fugas, incluso bajo escenarios de alta variabilidad operativa. En las pruebas de validación realizadas, el modelo predictivo basado en redes neuronales artificiales logró pronosticar con una precisión del 100 % los tramos de la red donde efectivamente se presentaron fugas, evidenciando una alta capacidad de discriminación entre el comportamiento hidráulico normal y condiciones anómalas asociadas a fallas. Adicionalmente, a partir del modelo de pronóstico de fugas se identificaron cinco tramos de tubería con una probabilidad de ocurrencia de fuga comprendida entre el 54 % y el 60 %, lo cual permitió priorizar sectores críticos de la red bajo un enfoque probabilístico. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación de la remoción de azitromicina en el efluente de una planta de tratamiento de aguas residuales mediante procesos electroquímicos
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Florez Vargas, Maicol Estiven; Hernández Guarín, Gilmer Nicolas; Bustos López, Martha Cristina; Florez Vargas, Maicol Estiven [0000166824]; Florez Vargas, Maicol Estiven [0000000176589016]; Florez Vargas, Maicol Estiven [Maicol-Estiven-Florez-Vargas?ev]; Resiliencia y Saneamiento Resa
La descarga de antibióticos en efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) representa un desafío crítico para la gestión de contaminantes emergentes. Este estudio evaluó la remoción de azitromicina (AZM) mediante procesos electroquímicos aplicados como tratamiento terciario en matrices reales de la PTAR Salitre Bogotá. La investigación se desarrolló bajo condiciones operacionales estrictas sin ajuste de pH ni adición de electrolitos de soporte o catalizadores. Se emplearon dos configuraciones en modo reactor discontinuo un reactor exploratorio (5 L) y uno controlado (0.6 L), utilizando electrodos de acero inoxidable AISI 304/304L con dos grados de rugosidad superficial (P1500 y P100). La cuantificación de AZM se realizó mediante espectrofotometría UV–Vis (482 nm), validada mediante análisis de efecto matriz y pruebas de recuperación. En la fase exploratoria con retorno de centrífuga conductividad 6.1–6.3 mS/cm, se confirmó la viabilidad del sistema en medios de alta fuerza iónica natural. Bajo operación de corriente 5 A, se obtuvieron remociones máximas cercanas al 55% para DQO y AZM a los 180 min, con un consumo energético específico SEC de 47.8 kWh/m³. Las eficiencias farádicas aparentes superiores al 100% sugieren la convergencia de mecanismos híbridos, incluyendo electro oxidación, electrocoagulación y electroflotación. La fase controlada, realizada con efluente secundario conductividad 30–1027 µS/cm, empleó un diseño factorial completo 24. El modelo estadístico p=0.0436 identificó al voltaje p=0.031 y su interacción con el tiempo p=0.0257 como los factores determinantes. Se observó un comportamiento antagonista a 30 V, el incremento del tiempo a 60 min no mejora significativamente la remoción, indicando limitaciones por transferencia de masa y reacciones secundarias. La condición óptima identificada fue 30 V, 30 min, 20 mg/L de AZM y rugosidad P1500, alcanzando una remoción del 33. % con un SEC de 6.48 kWh/m³. Los resultados demuestran que, en matrices reales sin acondicionamiento químico, el desempeño está gobernado por la intensidad del campo eléctrico y su interacción temporal, proporcionando criterios operativos clave para la optimización energética y el escalamiento de tecnologías electroquímicas. (Texto tomado de la fuente)
Desarrollo de un nuevo enfoque para la evaluación de la eficiencia hidráulica en los pozos de captación de agua subterránea
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Rincón Vanegas, Juan David; Donado Garzón, Leonardo David; Rincón Vanegas, Juan David [0002354815]; Rincón Vanegas, Juan David [0000000199323253]; Rincón Vanegas, Juan David[Juan-Rincon-Vanegas?ev]; Hyds Hidrodinámica del Medio Natural
Este trabajo analiza las limitaciones de postular la ecuación característica del pozo de bombeo en distintos escenarios y examina la validez de los modelos clásicos de Jacob (1947) y Rorabaugh (1953), señalando las condiciones en que resultan aplicables o insuficientes. A partir de esta revisión, y motivado por hallazgos recientes, se propone una nueva formulación de la ecuación del pozo. Esta se obtiene al incorporar de manera explícita las pérdidas de carga en el acuífero, en la zona de desarenado, en el empaque de grava, en los filtros y en la tubería de revestimiento. Se establecen metodologías de aplicación para ensayos a caudal constante y para ensayos escalonados que permiten identificar y separar los términos de pérdida y estimar los coeficientes asociados en régimen estacionario y en régimen transitorio. Los resultados se validan con pruebas de bombeo representativas, lo que facilita comparar la capacidad predictiva de la formulación propuesta frente a los enfoques tradicionales. Finalmente se proponen criterios para seleccionar entre los modelos de Jacob, Rorabaugh o la nueva formulación, y un enfoque para evaluar la eficiencia hidráulica de pozos mediante el monitoreo temporal de los coeficientes de la ecuación aplicable, lo que aporta estimaciones más precisas y dinámicas que los métodos convencionales. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación del potencial de implementación del almacenamiento de energía hidráulica por bombeo en Colombia
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-05-13) Rivera Monroy, Sergio Alejandro; Rodríguez Sandoval, Erasmo Alfredo; [0002371130]; [0009000354708856]; Grupo de Investigación en Ingeniería de Recursos Hidrícos Gireh
La transición energética en Colombia exige fortalecer la flexibilidad del Sistema Interconectado Nacional ante el crecimiento de fuentes renovables variables y la exposición a eventos climáticos como El Niño. En este contexto, el almacenamiento de energía hidráulica por bombeo (Pumped Storage Hydropower, PSH) surge como una alternativa madura a gran escala, pero históricamente no ha sido priorizada en la planeación sectorial por ausencia de señales regulatorias y de mercado para remunerar el almacenamiento. Esta tesis evalúa de manera exploratoria, a escala nacional, la factibilidad y el potencial de implementación del PSH en Colombia mediante un marco multicriterio geoespacial basado en SIG y la herramienta Weighted Overlay, integrando criterios técnicos, socioambientales y regulatorios, con restricciones duras y reglas explícitas de reclasificación y ponderación. Se construyen mapas de aptitud para tres supuestos de longitud de conducción (LC = 0.2 km; 1 km; 5 km) y se realiza un análisis de sensibilidad para identificar áreas robustas (clase de máxima aptitud mantenida en ≥4 de 5 escenarios), minimizando falsos positivos asociados a la incertidumbre en los pesos. Los resultados muestran gradientes de viabilidad (zona no viable/restringida, viable con manejo, viable) y evidencian que la aptitud identificada se explica principalmente por (i) la presencia de embalses existentes y (ii) la magnitud de la caída hidráulica. A nivel nacional, para LC = 0.2 km se obtiene 55.23 % de zona no viable/restringida, 42.63 % viable con manejo y 2.14 % viable; al aumentar LC, la cobertura “viable” asciende a 19.90 % (LC = 1 km) y 30.84 % (LC = 5 km). Por áreas hidrográficas, Magdalena – Cauca concentra los mayores porcentajes de “zona viable” para LC ≥ 1 km (51.64 % y 58.43 %, respectivamente). Como insumo de preselección, se reporta un top de subzonas hidrográficas con aptitud robusta (encabezado por Río Chicamocha y subzonas asociadas al Cauca, Alto Caquetá, Guavio y La Miel, entre otras). En conjunto, la tesis aporta un procedimiento replicable de evaluación multicriterio territorial, cartografías de aptitud y una primera cartera de ubicaciones potenciales, orientadas a apoyar decisiones de política pública y planeación energética, reconociendo que la confirmación de sitios requiere estudios de prefactibilidad y verificación en campo. (Texto tomado de la fuente)
Modelado predictivo de incendios forestales relacionados con sequías en Boyacá y Cundinamarca usando análisis de sensoramiento remoto y datos climáticos
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-05-12) Amaris Martínez, Juan David; Rodríguez Sandoval, Erasmo Alfredo; [0002371060]; [0009000399320660]
Se planteó desarrollar y evaluar un esquema para anticipar hotspots de incendios a escala diaria–semanal en Boyacá y Cundinamarca, caracterizar la sequía meteorológica y la aridez climática de base, y verificar si la combinación del índice SPEI con un índice compuesto de teledetección permite predicción a 500 m–1 km. La metodología integra SPEI multiescalar con CHIRPS y PET MODIS en una grilla aproximada de 0.05° para el período 2014–2024, junto con un índice compuesto diario (FDCI) basado en C. Chen et al. (2023), calibrado localmente con NDVI (500 m), LST con llenado de vacíos (1 km), TVDI y un componente estático de cobertura MCD12Q1 en Google Earth Engine; se usaron detecciones VIIRS FIRMS de 2014–2024 para calibración y validación, y el TVDI se derivó del espacio NDVI-LST mediante rectas húmeda y seca estimadas con series MODIS gap-filled de Zhang et al. (2022) del periodo 2003–2020. En el diagnóstico climático, el análisis interanual mostró relación negativa SPEI–ENSO con desfase de tres meses, más consistente en k = 6 meses, y el análisis multianual confirmó condición húmeda regional según el Índice de Aridez v3 con IA > 0.65. Como parte de la caracterización de sequía, el NIFT compuesto (0–100) se concentró en 35–68 con máximo de 68.1 en TS-6 y medias entre 50–55 según escala, y con pesos alternativos el máximo descendió a 64.0, lo que refleja variación espacial limitada en el área de estudio. La correlación local SPEI–incendios (GWSS) fue heterogénea entre años y, en el agregado 2018–2024 a 0.05°, el 68.7 % de las celdas resultó significativo y con signo negativo, aunque con magnitudes débiles. En desempeño predictivo, la calibración local del FDCI mejoró el ordenamiento frente a variantes no calibradas (ROC–AUC ≃ 0.70) y el modelo integrado alcanzó ROC–AUC = 0.771; no obstante, la precisión por evento fue baja en validación (PR-AUC = 0.036; F1 = 0.088) con elevada tasa de falsos positivos, por lo que se recomienda limitar el uso actual a diagnóstico regional y, de forma exploratoria, evaluar si la incorporación explícita de variables de ignición antrópica, cartografía de combustibles, viento, pendientes y humedad relativa mejora la precisión. (Texto tomado de la fuente)
Análisis de la variabilidad espaciotemporal de la composición isotópica de la precipitación en las regiones Caribe, Pacífico y Andina en Colombia usando aprendizaje automático
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Benavides Bello, Brayan Steven; Piña Fulano, Adriana Patricia
Los isótopos estables del agua se emplean como trazadores naturales para caracterizar procesos del ciclo hidrológico, en particular, la composición isotópica de la precipitación (δ¹⁸O y δ²H) permite analizar el origen y transporte de la humedad, la mezcla de fuentes y la evolución de la lluvia. En Colombia no existen productos isotópicos mensuales que integren de forma conjunta la variabilidad espacial y temporal de la precipitación, lo que limita aplicaciones hidrológicas, hidrogeológicas y ambientales basadas en trazabilidad isotópica. El objetivo de esta tesis es analizar los patrones de variabilidad espaciotemporal de δ¹⁸O y δ²H en la precipitación de las regiones Caribe, Pacífico y Andina mediante modelación con aprendizaje automático. Para ello, se consolidó una base de datos regional de δ¹⁸O y δ²H en precipitación, integrando registros heterogéneos en conjuntos de entrenamiento, seguimiento y prueba. Con esta información, se entrenaron modelos tipo XGBoost con predictores climáticos, de superficie, topográficos, de localización y de teleconexión para estimar series mensuales de δ¹⁸O, δ²H y dxs en coordenadas puntuales (latitud y longitud) y, adicionalmente, generar mapas isotópicos (isoscapes) mensuales en una malla de 0,5° × 0,5° para el periodo 1971–2024. En cuanto al desempeño, en prueba (test) se obtuvieron RMSE de 2,3‰ para δ¹⁸O, 16,3‰ para δ²H y 3,9‰ para dxs, no obstante, en dxs se observó menor capacidad para reproducir valores extremos. Además, los isoscapes resultantes reproducen gradientes altitudinales y diferencias entre la vertiente Pacífica (asociada a mayores acumulados de precipitación), el Caribe (régimen monomodal) y las cuencas andinas controladas por la orografía, así como variaciones asociadas a fases El Niño/La Niña. Las líneas meteóricas locales derivadas de las series estimadas son coherentes con las observadas. En conjunto, las series y los mapas mensuales generados constituyen un insumo para estudios de recarga, balance hídrico y trazabilidad isotópica en regiones con monitoreo limitado y complementan, sin sustituir, la observación directa. (Texto tomado de la fuente)
Propuesta de un Plan de mejoramiento del sistema de distribución de agua potable del acueducto veredal de Tenería en Suesca – Cundinamarca
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-03-05) Español Mariño, Carlos Alberto; Bustos López, Martha Cristina; Arrieta Loyo, Gabriela; Español Mariño, Carlos Alberto [0002321905]; Bustos López, Martha Cristina [0000151963]; Arrieta Loyo, Gabriela [0000495093]; Español Mariño, Carlos Alberto [0009-0006-5332-5839]; Bustos López, Martha Cristina [0000-0001-5961-5841]; Arrieta Loyo, Gabriela [0000-0002-8222-5873]; Resiliencia y Saneamiento Resa
El presente trabajo tiene como objetivo formular una propuesta de mejoramiento del sistema de distribución de agua potable del acueducto veredal de Tenería, en Suesca – Cundinamarca, con el fin de optimizar su funcionamiento y garantizar la sostenibilidad del recurso hídrico. La investigación se fundamenta en un diagnóstico y evaluación integral que incluyó el levantamiento y georreferenciación de la red de distribución, a partir de la cual se elaboraron planos de planta y perfil. Se realizaron campañas de muestreo de agua y análisis de calidad aplicando el Índice de Riesgo de la Calidad del Agua para Consumo Humano (IRCA), evidenciando deficiencias en parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. Adicionalmente, se diseñó un modelo teórico en Epanet 2.2 para simular el comportamiento hidráulico de la red, evaluando presiones, caudales y pérdidas de carga. A partir de estos resultados y considerando el marco normativo vigente en Colombia, se planteó un plan de mejoramiento que contempla ajustes técnicos en la red, estrategias de mantenimiento preventivo y correctivo, y recomendaciones en gestión comunitaria. Se concluye que la implementación de la propuesta permite mejorar la continuidad, eficiencia y calidad del servicio de agua potable en la vereda, fortaleciendo la gestión del recurso hídrico en entornos rurales. (Texto tomado de la fuente)
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).

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