Maestría en Recursos Hídricos y Saneamiento Ambiental

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Estimacion del potencial erosivo de la microcuenca del rio tona, mediante la ecuacion universal de perdidas de suelo basado en los sedimentos aportados al embalse de bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Almeyda Ortiz, Andres; Herran de la Cruz, Carlos Alberto
La cuantificación de la erosión hídrica de los suelos sirve para establecer políticas de conservación y preservación, buscando minimizar la pérdida del recurso suelo. Por otra parte, la ausencia de información para medir con precisión aceptable la erosión, hace necesario estudiar su estimación mediante metodologías validadas con información experimental como es caso del modelo MUSLE (Ecuación Universal Modificada de Pérdida del Suelo, por sus siglas en inglés). Por tal razón, con el propósito de conocer el potencial erosivo de la microcuenca del río Tona, se utilizó la MUSLE, ajustada a los parámetros de la microcuenca de estudio mediante las mediciones de los sedimentos que han sido depositados en el embalse de Bucaramanga. El estudio se dividió en tres fases, la primera de ellas fue la medición de los sedimentos depositados en el embalse de Bucaramanga mediante batimetrías Multihaz, la segunda, en la determinación de los factores , , K, LS, C y P y la última, en el cálculo del rendimiento de los sedimentos y el ajuste de la ecuación. Como resultado se obtuvo los mapas de las diferentes variables K, LS, C y el rendimiento de los sedimentos de la microcuenca de río Tona con un valor 48,98 ton/(ha*año) y se hizo el ajuste de la ecuación al contexto local con un valor medido de 23,69 ton/(ha*año). Cabe señalar que el trabajo servirá como referencia para estimar la producción de sedimentos en cuencas vecinas con condiciones similares, ya que se logra una primera aproximación de la MUSLE al ámbito regional con la adaptación de los subíndices hallados que componen el coeficiente de escorrentía, todo esto con la firme intención de tomar medidas que detengan el deterioro del suelo, el aumento de la erosión y el aporte de sedimentos.
Analisis geofisico para determinar la posible existencia de lixiviados en el costado occidental del relleno sanitario el carrasco, bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Quiros Gomez, Miguel Fernando; Velandia Patiño, Francisco Alberto
El incremento en la generación de residuos sólidos es inminente, en el país existe un aumento demográfico considerable y para el caso específico de nuestra región no es una excepción, por ende, se ha generado preocupación de la comunidad en general ya que las administraciones municipales han declarado en repetidas ocasiones emergencia sanitaria y ambiental al relleno Sanitario El Carrasco, en la actualidad los municipios de Bucaramanga, Floridablanca, San Juan de Girón, Piedecuesta, Lebrija, Rionegro, El Playón, Charta, Surata, Betulia, Santa Bárbara, California, Matanza, Los Santos, Tona y Zapatoca disponen sus residuos sólidos en este relleno. Es necesario conocer los posibles depósitos de lixiviados por medio del desarrollo en profundidad de la resistividad eléctrica a través de Tomografías Eléctricas 2D; en las cuales se inyecta corriente eléctrica a través del subsuelo mediante un diseño espacial para establecer la diferencia de potencial entre puntos variables, observando los cambios significativos de la resistividad para identificar las características del subsuelo con presencia o ausencia de agua subterránea sin causar daños o problemas de inestabilidad en la superficie de la celda de disposición de residuos sólidos. En el presente proyecto se recopiló información básica y temática en la zona de estudio, así como los estudios existentes regionales, locales y puntuales del relleno sanitario. Se determinó la ubicación de niveles de lixiviados presentes en la celda 1 del Relleno Sanitario El Carrasco mediante la prospección por Tomografías Eléctricas 2D. Con el objetivo de establecer un óptimo desarrollo en la disposición de residuos sólidos es de vital importancia garantizar la funcionalidad del relleno sanitario, por ende, se realizaron recomendaciones ingenieriles para abatir los niveles de lixiviados identificados.
Seleccion de tecnologia para el tratamiento de agua residuales en condominios residenciales: caso mensuli (santander, colombia)
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Rodriguez Arenas, Silvia Marcela; Oviedo Ocaña, Edgar Ricardo
El acceso a agua apta para consumo y a sistemas básicos de saneamiento es esencial para la salud humana. En consecuencia, los Objetivos de Desarrollo Sostenible presentan estrategias que permiten garantizar la disponibilidad de agua, su gestión sostenible y el saneamiento integral. No obstante, el tratamiento de aguas residuales domésticas (ARD) en países en desarrollo registra bajas coberturas y eficiencias de tratamiento, generando vertimientos contaminantes a sistemas hídricos. Esta situación es más crítica considerando el crecimiento y expansión de las áreas urbanas, en las cuales los sistemas descentralizados de gestión de ARD constituyen una alternativa que facilita las condiciones operativas y diseño de redes. Con el propósito de contribuir con el manejo del agua residual en sectores suburbanos, este estudio evalúa sistemas tecnológicos de tratamiento de aguas residuales (STAR) acordes con este contexto, instalando STAR descentralizados. En este proyecto se realizó la selección de STAR en una zona de desarrollo urbanístico del municipio de Floridablanca. Se usaron los siguientes aspectos metodológicos: i) se identificaron las opciones tecnológicas con potencial de aplicación en el sector; ii) se seleccionó el método de análisis de decisión más adecuado para evaluar parámetros característicos de los STAR; iii) se aplicó el método seleccionado con los sistemas definidos y se propuso el STAR más acorde al contexto de estudio. Como resultado se obtuvo el tren de tratamiento conformado por tanque séptico, biodiscos y lagunas de maduración para zonas con restricciones de área; y lagunas anaerobias y humedales subsuperficiales de flujo horizontal en serie para sectores con disponibilidad de terreno. Cabe señalar que el presente estudio puede ser una guía de implementación y aplicación en contextos similares, contribuyendo en la búsqueda de soluciones que permitan la disminución de brechas entre la generación, disponibilidad y eficiencia de STAR, de impactos ambientales, y el desarrollo integral de zonas urbanísticas. *
Estimacion de los niveles de calidad del aire, mediante modelizacion de las fuentes fijas, en el corredor industrial comprendido entre el palenque y el cafe madrid del area metropolitana de bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Mancipe Rueda, Silvia Paola; Rodriguez Villamizar, Laura Andrea; Castro Ortiz, Henry
En este estudio se llevó acabo la modelización para el año 2017 de los contaminantes atmosféricos PST, PM10, NO2 y SO2 emitidos por las fuentes fijas presentes en el corredor industrial Palenque – Café Madrid del área metropolitana de Bucaramanga. El proyecto se estructuró en tres fases, la primera identificó las fuentes de emisión de la industria presente en el área de estudio, a las cuales se le solicitó expediente a la autoridad ambiental y se les realizó visitas de campo. En la segunda fase se estimaron las emisiones de material particulado menor a 10 micras (PM10) mediante la relación matemática con el material particulado total (PST), para los demás contaminantes se tomaron directamente los valores obtenidos de los más recientes monitoreos directos en cada fuente de combustión externa. Como resultado se obtuvo la tasa de emisión con la cual se ingresó el parámetro al modelo y finalmente en la tercera fase del proyecto se realizó la modelización de los contaminantes con el software AERMOD y en el cual se encontró que la dispersión de los contaminantes tenían direcciones predominantes del viento en las componentes SE y NE con velocidades entre 1.9 y 2.1 m/s, con una temperatura promedio de 22.24°C y una altura de capa de mezcla de más de 757 m condiciones características del área de estudio y que pueden facilitar la dispersión de los contaminantes hacia la zona céntrica de la ciudad de Bucaramanga. Con base en los resultados del modelo, se puede inferir que los aportes de las fuentes fijas de la zona evaluada podrían afectar la calidad del aire principalmente por PM10 en un tiempo de exposición de 24 horas según lo establece la norma actualizada de calidad del aire, Resolución 2254 de 2017; para los demás contaminantes el aporte en contaminación atmosférica no es significativo.
Análisis detallado de amenaza de inundación de la corriente hídrica río negro en el casco urbano del municipio de Rionegro-Santander, utilizando modelación hidráulica bidimensional
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Navarro Carrillo, Jenny Fabiola; Forero Sarmiento, Juan Carlos; Sedano Cruz, Ruth Karime; Rueda Núñez, José Alfredo
Las inundación generan consecuencias negativas en el paisaje, en los ecosistemas, infraestructuras y seres humanos. En Colombia las fuertes anomalías de precipitación acompañadas de la mala planeación del desarrollo urbanístico, el crecimiento demográfico y el mal uso del suelo, impactan a las comunidades y a los sectores productivos. El propósito principal fue desarrollar a través de Sistemas de Información Geográfica y software libre de modelamiento hidráulico bidimensional, un mapa para el análisis de tipo predictivo de la amenaza por inundación para el casco urbano del municipio de Rionegro que sirva como herramienta orientativa para una óptima Planeación del Ordenamiento Territorial. El análisis detallado de amenaza de inundación se basó en criterios históricos, geomorfológicos, hidrológicos e hidráulicos de acuerdo a lo establecido en el Articulo 16 del Decreto 1807 de 2014 compilado en el Decreto 1077 de 2015 , mediante el desarrollo de cuatro etapas; un análisis hidrológico con el fin de determinar los caudales máximos instantáneos de crecientes para diferentes periodos de retorno (10, 25, 50,100 y 500 años) de la subcuenca de Río Negro, una modelación hidráulica bidimensional de la corriente hídrica del Río Negro que colinda con el casco urbano del municipio de Rionegro a fin de determinar la extensión de la inundación, profundidades de la lámina de agua y velocidades de flujo usando el Software libre IBER, para la determinación y categorización de la amenaza por inundación y finalmente la zonificación de las áreas en condición de amenaza y condición de riesgo a las que se encuentra expuesto el casco urbano del municipio de Rionegro asociadas a las crecientes de la corriente hídrica objeto de estudio.
Análisis detallado de amenaza de inundación de la corriente hídrica rio negro en el casco urbano del municipio de Rionegro- Santander, utilizando modelación hidráulica bidimensional
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Navarro Carrillo, Jenny Fabiola; Forero Sarmiento, Juan Carlos
Las inundación generan consecuencias negativas en el paisaje, en los ecosistemas, infraestructuras y seres humanos. En Colombia las fuertes anomalías de precipitación acompañadas de la mala planeación del desarrollo urbanístico, el crecimiento demográfico y el mal uso del suelo, impactan a las comunidades y a los sectores productivos. El propósito principal fue desarrollar a través de Sistemas de Información Geográfica y software libre de modelamiento hidráulico bidimensional, un mapa para el análisis de tipo predictivo de la amenaza por inundación para el casco urbano del municipio de Rionegro que sirva como herramienta orientativa para una óptima Planeación del Ordenamiento Territorial. El análisis detallado de amenaza de inundación se basó en criterios históricos, geomorfológicos, hidrológicos e hidráulicos de acuerdo a lo establecido en el Articulo 16 del Decreto 1807 de 2014 compilado en el Decreto 1077 de 2015 , mediante el desarrollo de cuatro etapas; un análisis hidrológico con el fin de determinar los caudales máximos instantáneos de crecientes para diferentes periodos de retorno (10, 25, 50,100 y 500 años) de la subcuenca de Río Negro, una modelación hidráulica bidimensional de la corriente hídrica del Río Negro que colinda con el casco urbano del municipio de Rionegro a fin de determinar la extensión de la inundación, profundidades de la lámina de agua y velocidades de flujo usando el Software libre IBER, para la determinación y categorización de la amenaza por inundación y finalmente la zonificación de las áreas en condición de amenaza y condición de riesgo a las que se encuentra expuesto el casco urbano del municipio de Rionegro asociadas a las crecientes de la corriente hídrica objeto de estudio.
Desarrollo de un modelo de gestión operacional para la reducción de pérdidas técnicas y comerciales en sistemas de acueducto. caso de estudio: Un distrito hidráulico del acueducto de la ciudad de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Rincón Suárez, Abner Alexey; Castañeda Galvis, Luis Fernando; Almeyda Ortiz, Andrés; Montoya Pachongo, Carolina
El control del agua no contabilizada es un desafío importante para la gestión operacional de las empresas de acueducto ya que impacta negativamente la economía de las mismas y las condiciones ambientales de las fuentes de captación. Por tal motivo, la creación e implementación de métodos para la reducción del agua no contabilizada resulta en una actividad crucial para que dichas empresas sean rentables y ambientalmente sostenibles. Partiendo de este panorama, la presente tesis desarrolló un modelo de gestión operacional para la reducción de pérdidas de agua y se aplicó en el sistema de distribución de agua potable del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga. Dicho modelo inició con un análisis de puntos calientes de los registros de daños del sistema para la clasificación y selección de un distrito hidráulico. Posteriormente a la selección del distrito, se desarrollaron cinco (5) fases consecutivas, las cuales fueron: I) Cuantificación del volumen de entrada y estimación del Índice de Agua no Contabilizada, II) reducción de los volúmenes autorizados, no facturados y no medidos mediante el establecimiento de criterios para su cuantificación y posterior estimación, III) reducción de pérdidas comerciales por submedición, IV) reducción de las pérdidas técnicas por fugas y V) estimar las relaciones beneficio / costo de los proyectos resultantes. Como resultado, se obtuvo varios proyectos con diferentes viabilidades económicas y diferentes porcentajes de ahorro o reducción de las pérdidas totales para el distrito hidráulico seleccionado. Cabe resaltar que el presente estudio es una metodología aplicable para la adecuada disposición de recursos económicos y está orientada a la reducción de pérdidas de agua en empresas prestadoras del servicio de acueducto.
Desarrollo de un modelo de gestión operacional para la reducción de pérdidas técnicas y comerciales en sistemas de acueductos. Caso de estudio: un distrito hidráulico del acueducto de la ciudad de Bucaramanga
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Rincón Suárez, Abner Alexey; Castañeda Galvis, Luis Fernando
El control del agua no contabilizada es un desafío importante para la gestión operacional de las empresas de acueducto ya que impacta negativamente la economía de las mismas y las condiciones ambientales de las fuentes de captación. Por tal motivo, la creación e implementación de métodos para la reducción del agua no contabilizada resulta en una actividad crucial para que dichas empresas sean rentables y ambientalmente sostenibles. Partiendo de este panorama, la presente tesis desarrolló un modelo de gestión operacional para la reducción de pérdidas de agua y se aplicó en el sistema de distribución de agua potable del Acueducto Metropolitano de Bucaramanga. Dicho modelo inició con un análisis de puntos calientes de los registros de daños del sistema para la clasificación y selección de un distrito hidráulico. Posteriormente a la selección del distrito, se desarrollaron cinco (5) fases consecutivas, las cuales fueron: I) Cuantificación del volumen de entrada y estimación del Índice de Agua no Contabilizada, II) reducción de los volúmenes autorizados, no facturados y no medidos mediante el establecimiento de criterios para su cuantificación y posterior estimación, III) reducción de pérdidas comerciales por submedición, IV) reducción de las pérdidas técnicas por fugas y V) estimar las relaciones beneficio / costo de los proyectos resultantes. Como resultado, se obtuvo varios proyectos con diferentes viabilidades económicas y diferentes porcentajes de ahorro o reducción de las pérdidas totales para el distrito hidráulico seleccionado. Cabe resaltar que el presente estudio es una metodología aplicable para la adecuada disposición de recursos económicos y está orientada a la reducción de pérdidas de agua en empresas prestadoras del servicio de acueducto
Modelo hidrogeológico numérico de la zona norte de la meseta de Bucaramanga, Santander
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) García Gómez, Silvia Elizabeth; Castañeda Quijano, Jineth Sayri; Cetina Tarazona, María Alejandra; Velandia Patiño, Francisco Alberto
Los movimientos en masa se presentan con frecuencia en la zona norte de la meseta de Bucaramanga. Esta situación ha promovido la realización de estudios que se han centrado en identificar factores geotécnicos y geológicos que los ocasionan, con el fin de realizar las medidas preventivas y las correcciones correspondientes para prevenir desastres por deslizamientos en la comunidad afectada. Dichos estudios evidencian la influencia sísmica y el agua subterránea como los factores identificados que producen inestabilidad en los taludes del área de interés. Debido a esto, en este estudio se realizó un aporte al conocimiento hidrogeológico de la zona mediante la elaboración del modelo hidrogeológico conceptual y numérico a partir del uso del software MODFLOW mediante la interfaz ModelMuse. La construcción del modelo hidrogeológico inició con la elaboración de la cartografía geológica del área correspondiente a la microcuenca La Esperanza, mediante fotointerpretación y con el uso de información secundaria disponible, en donde se identificó un gran deslizamiento sobre el cual han construido viviendas. Posteriormente, se procedió a la realización del modelo hidrogeológico conceptual, y con base en este, se implementó el modelo numérico hidrogeológico en estado permanente, con su respectiva calibración. Como resultado del desarrollo del modelo numérico del sistema acuífero del área de estudio y la bondad del ajuste de su calibración, se indica que éste reproduce adecuadamente la piezometría del sistema y ayuda a la interpretación de la información del flujo subterráneo para futuros estudios.
Efecto de la materia orgánica proveniente de vertimientos de aguas residuales domésticas, sobre la calidad de la quebrada Mensulí, en el tramo autopista Floridablanca - Piedecuesta, Santander
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-19) Sánchez Virviescas, Diana Alexandra; Holguín González, Javier Ernesto; Oviedo Ocaña, Édgar Ricardo; Sierra Ramírez, Carlos Alberto
El estudio de la calidad del agua se ha convertido en una estrategia para implementar medidas que permitan establecer políticas de conservación y preservación del recurso hídrico, estos estudios se realizan por medio de modelaciones matemáticas que permiten predecir el comportamiento de los contaminantes en el medio. Esta modelación debe estar sujeta a la recolección de información de campo adecuada que permita plasmar la realidad de la fuente hídrica en el modelo utilizado. Por otra parte, las modelaciones deben ir acompañadas de calibraciones y validaciones que reduzcan el grado de incertidumbre y se conviertan en herramientas para la gestión del recurso hídrico. Por tal razón, con el propósito de conocer el comportamiento de la calidad de la quebrada Mensulí, se utilizó el software QUAL2Kw Versión 6, el cual se calibró y validó con las campañas de campo realizadas en abril de 2019 para representar la época lluviosa y diciembre de 2019 para representar la época seca. Se observa como resultado de la modelación que las variables de oxígeno disuelto y la demanda bioquímica de oxígeno presenta un ajuste mejor según los datos observados y las variables de fósforo y nitrógeno un menor ajuste. La quebrada Mensulí en el tramo de estudio en los primeros 800 metros no presenta un impacto significativo, ya que se alcanza a registrar una recuperación del oxígeno disuelto producida por la materia orgánica de los vertimientos, caso contrario en el restante de los 700 metros aguas abajo, donde los vertimientos aumentan las concentraciones de los contaminantes en la quebrada. El modelo de la quebrada Mensulí presente una bondad del ajuste o bondad del modelo Nash-Sutcliffe (NS) de 0,8, el cual indica un ajuste muy bueno.
Reducción de escala espacial de datos diarios de precipitación y temperatura para estudios de salud pública en el departamento del Cauca, Colombia
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-14) Blanco Silva, Kevin David; Villamizar Amaya, Sandra Rocío; Ávila Díaz, Álvaro Javier; Guzmán Arias, Diego Alejandro; Barrios Pérez, Camilo
La variación de los parámetros climáticos en el planeta afecta los servicios ecosistémicos que la humanidad recibe del medio ambiente. Este es el caso de la salud humana pues esta variabilidad puede generar un ambiente propicio para la propagación de enfermedades sensibles al clima como es el caso del dengue. Se han desarrollado sistemas de alerta temprana (SAT) para el control, prevención y monitoreo de la propagación de este tipo de enfermedades permitiendo a las entidades responsables de la toma de decisiones trabajar hacia la minimización de los picos de contagio. Para la construcción de estos SAT se requiere la generación de mapas de favorabilidad ambiental que se alimentan de información meteorológica de alta resolución espacial con el objeto de ser aplicados a escalas locales; esto representa una gran limitante en Colombia pues, si bien se cuenta con información meteorológica, mucha de ella presenta fallas o datos ausentes, y no tiene la resolución espacial requerida para la implementación de dichos sistemas. En este proyecto se identificó e implementó la metodología geoestadística Kriging para la reducción de escala espacial de series diarias de las variables meteorológicas precipitación total y temperatura máxima, mínima y promedio en el departamento del departamento del Cauca, para su uso en el proyecto que adelanta el Instituto Nacional de Salud (INS) denominado “Estratificación espacial del dengue basado en la identificación de factores de riesgo: un ensayo piloto en el departamento del Cauca”. El proceso de escalamiento se aplicó a las bases de datos disponibles en las fuentes de información satelital y de reanálisis CHIRPS (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation With Station Data), ERA5-Land (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) y MSWX (Multi-Source Weather), logrando una reducción de escala de la resolución de 0.1° ofrecida por las bases de datos MSWX y ERA5-Land y 0.05° de CHIRPS a una escala de 0.01° en todas las variables. Los datos escalados se evaluaron respecto a las mediciones in situ de las estaciones IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales) usando métricas de desempeño relevantes (RMSE, MAE, r, MBE). Las métricas obtenidas de las bases de datos escaladas, presentaron un mejor rendimiento respecto a los bancos de datos originales. Adicionalmente, no se verificó una única fuente de datos que tuviera las mejores métricas de desempeño para todas las variables analizadas. Usando la métrica MAE, (diferencia absoluta entre el valor observado y el estimado) se encontró que ERA5-Land ofrece los mejores datos escalados para las variables precipitación total y temperatura mínima diaria (MAE oscilando entre 3 mm a 10 mm y 1 °C a 2.5 °C, respectivamente) mientras que MSWX es una mejor fuente para el caso de las variables temperatura máxima y promedio diaria (MAE oscilando entre 1.5 °C a 3 °C y 0.5 °C a 1.5 °C, respectivamente). Sumado a lo anterior, se identificó que las métricas obtenidas para temperatura se encuentran cercanos a los valores presentados por otras metodologías, sin embargo, para el caso de la variable precipitación se obtuvieron datos con un rendimiento inferior al presentado por otros estudios. No obstante, las bases de datos meteorológicas generadas en el proceso de escalamiento permitieron al Instituto Nacional de Salud (INS) mejorar los resultados en la estimación de modelos de reproducción del vector Aedes Aegypti, requeridos para la construcción de los sistemas de alerta temprana de dengue en los municipios de Patía, Piamonte y Miranda del departamento del Cauca.

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