Sustainable Communities: Promoting the Conservation of the Environment
from the Seedbed Water Resource Management
CÉSAR ARTURO
PÉREZ RODRÍGUEZ
Ingeniero
Civil, Especialista en Ingeniería Ambiental
Profesor T.C.
Ingeniería Civil, Centro Regional Zipaquirá Corporación Universitaria Minuto de
Dios, Líder Semillero Gestión del Recurso Hídrico
cperezrodr6@uniminuto.edu.co,
cesar.perezr@uniminuto.edu
https://orcid.org/0000-0002-5438-5327
RECIBIDO: JULIO 13 -2019
ACEPTADO: OCTUBRE 18 - 2019
RESUMEN
Partiendo de la metodología de (Rodriguez-Mesa, Fernando; Kolmos, Anette; Guerra, 2017) del aprendizaje basado en problemas se desarrollan
actividades dentro del semillero Gestión del Recurso Hídrico del programa de
Ingeniería Civil del Centro Regional Zipaquirá como lo son el diseño de
sistemas de recolección de aguas lluvias empleando material plástico reciclado
enfocado en la comunidad de Pacho, Cundinamarca y el diseño de una solución a
los vertimientos de aguas grises en la vereda San Jorge de Zipaquirá,
Cundinamarca reuniendo a los diferentes actores estudiantiles en cada modalidad
de participación como lo son: Voluntarios, Práctica en Responsabilidad Social,
Práctica Profesional en Investigación y Opción de grado, para un total de 30
estudiantes por semestre participando en las actividades con cada comunidad
desarrollando actividades que permiten incluir a la comunidad en los procesos
de diseño y en el acompañamiento.
Palabras Clave: actores, práctica, participación
ABSTRACT
Based on the methodology of
(Rodriguez-Mesa, Fernando; Kolmos, Anette; Guerra,
2017) of problem-based learning, activities are developed within the seedbed
Water Resources Management of the Civil Engineering program of the Zipaquirá Regional Center, such as the design of rainwater
collection systems using recycled plastic material focused on the community of Pacho, Cundinamarca and the design of a solution for gray
water discharges in the San Jorge de Zipaquirá,
Cundinamarca village, bringing together the different student actors in each
modality of participation such as: Volunteers, Social Responsibility Practice,
Professional Research Practice and Degree Option, for a total of 30 students
per semester participating in activities with each community developing
activities that allow the community to be included in the design processes and
in The accompaniment
Keywords: actors, practice,
participation
Introducción
Gracias
a la presencia de Uniminuto en el Centro Regional Zipaquirá ha permitido que
tanto los estudiantes como las comunidades en la zona de influencia de la
universidad tengan una mejor interacción, se puedan desarrollar proyectos que
permitan las mejoras de las condiciones iniciales de una población y que se
generen espacios donde los estudiantes puedan salir a proponer soluciones a
casos reales como lo fue el desarrollo de viviendas para la comunidad de Pacho
desarrollada principalmente por el semillero SIISO (García
Puentes, Montaño Santana, & Pérez Rodríguez, 2019), una
vez desarrollada esta actividad se parte de optimizar estos diseños implementando
una mejora a las propuestas de recolección de agua lluvia de las viviendas
diseñadas previamente con la participación de los estudiantes del semillero
Gestión del Recurso Hídrico así como también dar soluciones a la contaminación
ambiental generada por los vertimientos inadecuados de las viviendas y negocios
de la zona de Patio Guapos de la vereda San Jorge del Municipio de Zipaquirá.
A través
de las preocupaciones generadas por las comunidades tanto de Pacho como de
Zipaquirá se desea generar procesos de aprendizaje de los estudiantes con un
enfoque social fuerte entendiendo que su participación en los proyectos
planteados tienen un alto impacto en las comunidades con las que se trabaja y
que se debe generar un alto grado de responsabilidad con su formación y con el
proceso a desarrollar en la comunidad beneficiada, es allí donde toma fuerza el
avance del semillero ya que desde esos peldaños iniciales se fomentan los espacios
para que se continúen con los desarrollos de actividades, es allí donde se
empiezan a generar los lazos de relaciones con las comunidades originarias de
algunos estudiantes o que la misma comunidad ha escuchado del trabajo
desarrollado por el programa de ingeniería civil de Uniminuto Centro Regional
Zipaquirá, una vez entabladas estas relaciones se fomentaba la creatividad de
los estudiantes intentando buscar soluciones a las problemáticas de la
comunidad.
Es a
partir de estos lazos creados que se generan los dos proyectos que se
desarrollan en este año dentro del semillero, el primero tiene que ver con los
sistemas de recolección de agua lluvia partiendo de material plástico reciclado
como elemento de construcción de las canales bajantes y el almacenamiento,
cumpliendo con las recomendaciones de diseño (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2016, p49-62) esto
con el propósito final de hacer entrega de un manual de procedimiento de
fabricación y construcción del sistema que sea posible replicar por parte de
las comunidades objeto de estudio, generando así un beneficio para ellos como
comunidad y para el estudiantado de que sus ideas, experimentos y procesos de
fabricación tengan un desarrollo adecuado y sean replicados y empleados por la
gente; el segundo proyecto tiene su origen en la contaminación superficial
generada por la mala disposición de las aguas negras y grises del sector de
Patio Guapos en la vereda San Jorge del municipio de Zipaquirá, Cundinamarca,
este sector es de alta afluencia de turistas principalmente de ciclistas por
sus paisajes, rutas y caminos con alto atractivo natural que se ve opacado por
la inadecuada disposición de aguas residuales y que a su vez tienen procesos
inadecuados de conservación de su entorno natural, es allí donde la comunidad
se acerca al centro regional y solicita el apoyo del profesorado para generar
trabajo comunitario, el semillero entra a trabajar con ideas como los sistemas
de biodigestores para el tratamiento del agua residual y posteriormente se
aporta con el diseño el prefactibilidad de la red de alcantarillado sanitario
que permita colectar estas aguas y darles una mejor disposición cumpliendo con
los estándares demandados (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2016,p75-99), esto
siempre trabajado de la mano con la comunidad a través de encuestas y
levantamiento de información primaria para identificar las necesidades y usos
del agua que ellos tienen dependiendo de sus actividades económicas.
Una vez desarrollados estos procesos
de diseño se hacen entregas parciales o totales de los resultados de los
diseños, teniendo en cuenta siempre que se sigue haciendo acompañamiento
durante los siguientes procesos administrativos que se tengan a lugar para
llevar a la realidad los diseños, enfocados en el acompañamiento comunitario
por parte de la comunidad académica y del estudiantado para que podamos continuar
con el acompañamiento, siguientes procesos de licencias, tramites y diseños
complementarios que permitan la construcción de los sistemas y generar
beneficios claros y cuantificables para las comunidades beneficiadas.
2. Materiales y métodos
Enfocado
en la metodología de (Rodriguez-Mesa,
Fernando; Kolmos, Anette; Guerra, 2017)
aprendizaje basado en proyectos y teniendo en cuenta el éxito logrado con el
proceso desarrollado por (García
Puentes et al., 2019) se
continúa el desarrollo de proyectos de ingeniería con enfoque comunitario
dentro del semillero Gestión del Recurso Hídrico pensando en dar soluciones a
las problemáticas identificadas por la comunidad o por el estudiantado
permitiendo la interacción de los diferentes actores participantes generando un
intercambio de saberes que permitan llegar a acuerdos comunes y que generen
soluciones adecuadas a los inconvenientes definidos, es así que se combina el
proceso ingenieril y matemático para generar las soluciones que permitan a la
comunidad un mayor bienestar social y vivencial en su entorno y que los
estudiantes generen un aprovechamiento de sus saberes para llevarlos a un
espacio real que permita fomentar su creatividad, su espíritu de servicio y
afianzar los conceptos vistos en la academia traspasando las fronteras de los
muros de un claustro académico permitiendo un crecimiento personal y
profesional al observar un problema, buscar soluciones, evaluar dichas
alternativas y generar procesos reflexivos a través de la aplicación del modelo
praxeológico institucional (C. J.
Vargas, 2014) inmerso en sus actividades a
desarrollar y con lo cual lo lleven dentro de sí en sus siguientes semestres
académicos e incluso en su vida profesional.
Así que a partir de estos sistemas
metodológicos se procede a combinarlos con los elementos de precisión propios
de la ingeniería como se define a continuación:
Diseño
del sistema de recolección de agua lluvia empleando material reciclado tipo
PET.
A través
del historial del semillero se desarrollaron 2 trabajos de grado con diseños de
sistemas de recolección de aguas lluvias en los municipios de Ubaté (Castillo
& Pantoja, 2018) en la
Finca La Carolina y en Zipaquirá (Rios
& Rios, 2018) en la
finca El Bosque de San Juanito, proyectos que buscaban a partir de sistemas
prefabricados y comerciales hacer la verificación de diseño para las canaletas,
bajantes y almacenamiento justificados en el análisis de lluvias de diseño,
condiciones de instalación y capacidad hidráulica de cada componente, es a partir
de este proceso que se genera una nueva alternativa fusionando los intereses de
los estudiantes, se desea hacer procesos de conservación y aprovechamiento del
agua y además procesos de separación en la fuente y aprovechamiento de residuos
sólidos.
Una vez
definida la idea se plantea definir un sistema funcional de recolección de agua
lluvia partiendo de materiales reciclados, principalmente con botellas tipo PET
de gaseosa ya que son las que menos vida útil tienen y que más tasa de consumo
tienen en las comunidades, es entonces que se desea aprovechar la durabilidad
de este material empleando también su geometría circular para generar las
canaletas, es ahí donde se centra en mayor medida el proceso de investigación y
aporte de los estudiantes y de la comunidad al hacer una lluvia de ideas para
las uniones de las secciones de botella usando materiales disponibles en las
viviendas o que su costo sea bajo para que sea eficiente su fabricación, es
allí donde se ensayan las siguientes alternativas:
Tabla 1: Estudiantes
participantes en la construcción del sistema de recolección de agua lluvia con
material reciclado tipo PET
|
SEMESTRE |
ESTUDIANTES |
MODALIDAD |
MATERIAL DE PEGA |
|
|
SEMESTRE 2019-10 |
ANGIE SUAREZ Y ANDRÉS DONCEL |
PRÁCTICA EN INVESTIGACIÓN |
ENGRUDO COMÚN, ENGRUDO ARTÍSTICO |
|
|
DANIELA RODRÍGUEZ, NUBIA CAICEDO, SANTIAGO GUERRERO,
DAVID RODRIGUEZ |
PRÁCTICA EN RESPONSABILIDAD SOCIAL |
ICOPOR Y GASOLINA |
||
|
LUISA RODRÍGUEZ, PAULA FERNANDEZ |
VOLUNTARIO |
TERMOFUSIÓN Y CAMBIO DE FORMA CON CALOR |
||
|
SEMESTRE 2019-60 |
JISELA BUITRAGO Y JUVENAL CORPAS |
OPCIÓN DE GRADO |
MOLDEADO CON PET DERRETIDO |
|
|
GERALDINE HERNANDEZ |
PRÁCTICA PROFESIONAL EN INVESTIGACIÓN |
THINER E ICOPOR, SILICONA LÍQUIDA |
||
|
CRISTIAN ROA, VIVIANA ROZO, MAURY CHAPARRO |
PRÁCTICA PROFESIONAL EN INVESTIGACIÓN Y VOLUNTARIO |
TRAZA DE HILOS Y COSER LAS UNIONES DE LAS BOTELLAS |
||
|
NATALY ROBATO Y PABLO VALERO |
PRÁCTICA PROFESIONAL EN INVESTIGACIÓN |
SUPER BONDER, SILICONA Y CINTA DOBLE FAZ |
||
|
LUISA RODRÍGUEZ, PAULA FERNANDEZ |
VOLUNTARIO Y PRÁCTICA EN RESPONSABILIDAD
SOCIAL |
SUPER BONDER, SOLDADURA PVC Y AMARRES DE CUBIERTAS |
Fuente: Elaboración propia.
Es
entonces cuando los estudiantes cada uno con su idea continúan con el
desarrollo de los diseños, de las alternativas de pega y de los ensayos de
laboratorio para cumplir con las condiciones de diseño. El método a utilizar
para la cuantificación del caudal para determinar con cuánta agua cuenta el
sistema es el racional, es un modelo empírico simple en donde se utilizan áreas
de captación relativamente pequeñas donde la intensidad de lluvia no varía
espacialmente según el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y
Saneamiento Básico – RAS.
La
expresión a utilizarse es a partir de la RAS 2017:
Q= 2.78
* C * i * A
Donde:
• Q = Caudal pico de aguas lluvias
(L/s).
• C= Coeficiente de impermeabilidad
definido para cada área tributaria (adimensional).
• I = Intensidad de precipitación
correspondiente al tiempo de concentración utilizado (mm/h).
• A= Área tributaria de drenaje (ha).
• Coeficiente de impermeabilidad
El
coeficiente de impermeabilidad o escorrentía, está basado en el tipo de área de
captación o tipo de superficie, que para este caso hace referencia a las
cubiertas de las edificaciones que hay en el predio, estos valores están dados
en la tabla D.4.7 de la RAS 2017 (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2016)
• Intensidad
La
intensidad de precipitación, de acuerdo con el método racional el diseñador
debe utilizar la intensidad media de precipitación dada por las curvas de
intensidad-duración-frecuencia (IDF) para el período de retorno de diseño
escogido y una duración de lluvia equivalente al tiempo de concentración de la
escorrentía. (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2016)
Curvas
de intensidad-duración-frecuencia (IDF)
Expuesto
lo anterior, las curvas de intensidad-duración-frecuencia (IDF) constituyen la
base climatológica para la estimación de los caudales de diseño. Estas curvas
sintetizan las características de los eventos extremos máximos de precipitación
de una determinada zona y definen la intensidad media de lluvia para diferentes
duraciones de eventos de precipitación con períodos de retorno específicos. (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2016)
Las
curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) permiten la estimación de volúmenes
de drenaje superficial mediante modelos lluvia-escorrentía en cuencas pequeñas
para las cuales no existen registros de caudal. Los métodos tradicionales de cálculo
de curvas IDF requieren el use de información pluviográfica. El empleo de
ecuaciones que permitan estimar las curvas IDF a partir de información
pluviométrica constituye una alternativa para aquellas zonas que solo disponen
de registros de lluvias a nivel diario. A partir de 165 curvas IDF ubicadas en
diversas zonas de Colombia y los resúmenes multianuales pluviométricos de las
mismas, se evaluaron las principales ecuaciones propuestas en la literatura y
se establecieron nuevas ecuaciones para 4 grandes regiones de Colombia.(R.
Vargas & Diaz, 1998)
• Área tributaria de drenaje:
Es el
área que puede aportar o captar el sistema delimitado como cuenca, para el caso
específico del proyecto es el proceso de captación definido en los sistemas de
cubiertas que se encuentren en campo, definiendo como primer alcance la
vivienda de 3 habitaciones entregada a ASOJUNTAS de Pacho, Cundinamarca
producto del proyecto desarrollado por el semillero SIISO.
Es una
vez evaluadas estas variables que se definen las condiciones de diseño propias
del sistema y se empiezan a seleccionar las botellas pet que permitan el uso
tanto de su geometría como de su resistencia para los procesos experimentales.
Diseño
del sistema de alcantarillado para el sector de Patio Guapos, vereda San Jorge
del municipio de Zipaquirá, Cundinamarca.
Para el
desarrollo del proyecto se inicia con una metodología de acción participación
de los estudiantes y la comunidad debido a que se hace necesaria la interacción
de los estudiantes en la zona que se ha de desarrollar el proceso de diseño, es
así que se inician presentaciones y charlas con la comunidad para entablar los
lazos adecuados de comunicación, éste resulta siendo un proceso difícil de
iniciar debido a las condiciones de elecciones locales, ya que la comunidad del
sector considera inadecuada la presencia de nosotros como ente educativo
confundiendo nuestra función con actividad política, después de hacer las
aclaraciones pertinentes la comunidad se hace un poco más receptiva a la idea a
trabajar y con esto es que los estudiantes generan el primer acercamiento
personalizado con ellos empleando una encuesta básica que permitía medir las
variables que influyen en el diseño (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2010) como
son los usos del agua con el fin de establecer las demandas del líquido y así
definir las correlaciones para cuantificar el agua residual.
Otro
elemento importante que se desarrolla con el acompañamiento de la comunidad es
el levantamiento topográfico de la zona, donde se evidencia el compromiso de
los líderes de la comunidad con el proyecto y su beneficio para la zona, una
vez determinadas las condiciones naturales en cuanto a las pendientes y las
ubicaciones de las viviendas se hace el diseño por parte de los estudiantes con
sus funciones específicas definidas como se muestra:
Tabla 2:
Estudiantes participantes en el diagnóstico de la problemática ambiental del
sector de Patio Guapos, vereda San Jorge de Zipaquirá, Cundinamarca
|
SEMESTRE |
ESTUDIANTES |
MODALIDAD |
FUNCIÓN |
|
SEMESTRE 2019-10 |
BRAYAN LEONARDO ALVAREZ, SILVIA MARCELA RUIZ CUERVO,
MARYLUZ SANCHEZ BUSTACARA Y JOHANA PAOLA GRANDE LADINO |
OPCIÓN DE GRADO |
DETERMINACIÓN DE VARIABLES Y DISEÑO DEL SISTEMA DE
ALCANTARILLADO |
|
LUISA RODRÍGUEZ, PAULA FERNANDEZ, BRAYAM MATEO
RIVERA BALLESTEROS, DIEGO FERNANDO QUIROGA AHUMADA, ANGIE PAOLA CUBILLOS
GONZALEZ, CRISTIAN FELIPE MAHECHA VILLAMIL, JULIAN ESTEBAN SANCHEZ PIRAZAN,
ANDRÉS FELIPE PINZÓN ZABALETA |
VOLUNTARIOS |
APOYO EN LA APLICACIÓN DE ENCUESTAS Y PROCESAMIENTO
DE INFORMACIÓN |
|
|
JENNY PAOLA CASTILLO PERDOMO, MARLON DAVID SANCHEZ
CONTRERAS |
PRÁCTICA EN RESPONSABILIDAD SOCIAL |
DESARROLLO DE INTERACCIÓN CON COMUNIDAD Y
PLANTEAMIENTO DE PROYECTOS NUEVOS |
Fuente: elaboración propia.
Es
entonces cuando cada uno de los actores dentro del proceso evalúan lo difícil
que puede ser la interacción con comunidad teniendo en cuenta la connotación
política del año en curso, de las promesas incumplidas por los políticos y
líderes del municipio y que dificultan el trabajo de los estudiantes, pero que
gracias al compromiso adquirido con la comunidad, con su formación y con su
desarrollo profesional mantienen el deseo de trabajar para la comunidad
Una vez determinadas las variables
de usos del agua se procede a definir los elementos de diseño procesando la
información y llegando a cuantificar los caudales aportados por cada uso del
agua según normatividad vigente (Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio, 2016) donde
se evidencian los procedimientos de cálculo y la aplicabilidad de las siguientes
ecuaciones:
Qmd = Qd
+ Qc + Qin
Qd =
QMHf + Qinf + Qce
Con
estas ecuaciones se define el diseño de la red de alcantarillado de la zona
trazándola acorde a las pendientes para que el sistema funcione bajo
condiciones de acción de la gravedad.
3. Resultados
Diseño
del sistema de recolección de agua lluvia empleando material reciclado tipo
PET.
A partir
del ejercicio investigativo y participativo de los estudiantes se han logrado
resultados parciales satisfactorios teniendo en cuenta que el proceso sigue en
desarrollo y que existen propuestas aún en evaluación y pruebas en condiciones
de intemperie, de cambios de temperatura y de soportar precipitaciones
naturales, pero un avance significativo se logra con la ponencia de la
estudiante Islem Geraldine Hernández Caro cuyo proceso de desarrollo de
alternativas de diseño de canaletas le permitió ganar el 2do puesto en el
Encuentro Regional de Investigación desarrollado por el Centro.
Como
resultado del proceso de trabajo social con la comunidad de la vereda se
evidencian evolución en las relaciones interpersonales de la comunidad con los
estudiantes, generando una mejor aceptación hacia el trabajo desarrollado y un
ambiente de confianza que ha generado que se siga trabajando con esta comunidad
desarrollando otros proyectos ligados.
4.
Conclusiones
La
formación de ingenieros civiles tiene un componente social el cual debe dársele
la importancia y la trascendencia acorde a la formación y al impacto que tiene
la institución en la región, se tienen muchos procesos en los cuales los
estudiantes y la comunidad académica pueden hacerse partícipes y fortalecer las
competencias comunicativas y sociales de los estudiantes generando un impacto
acorde a su formación profesional y al tipo de ingenieros civiles que se
proyectan como egresados de Uniminuto.
El
aprendizaje basado en proyectos de ingeniería permite a los estudiantes aplicar
sus conocimientos adquiridos durante su formación profesional en un espacio que
permita potenciar sus capacidades y generar beneficios para una comunidad
teniendo en cuenta la filosofía del Padre García Herreros así como de la
institución en cuanto a los impactos sociales que debe tener cada estudiante y
egresado de la institución logrando un impacto adecuado en la región y
generando bienestar en las comunidades en las cuales trabajan o desarrollan sus
procesos investigativos.
El
proceso de los sistemas de recolección de agua lluvia sigue su curso, se
continúa en investigación y así como el diseño de la red de alcantarillado se
planea hacer una entrega con comunidad explicando las condiciones del diseño,
los procesos de fabricación del sistema y la instalación del mismo acorde a la
vivienda que lo necesite.
Referencias bibliográficas
Castillo,
J., & Pantoja, A. (2018). Propuesta de un sistema de recolección de agua
lluvia en la finca La Carolina en el municipio Ubaté-Cundinamarca.
García
Puentes, C. D., Montaño Santana, J. F., & Pérez Rodríguez, C. A. (2019).
APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS PARA EL DESARROLLO COMUNITARIO, UNA
EXPERIENCIA EN LA FORMACIÓN DE INGENIEROS CIVILES. REVISTA CONRADO, 15,
130–134. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio. (2010). Título B. Sistemas de Acueducto. Reglamento
Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico. Retrieved from http://www.minvivienda.gov.co/Documents/ViceministerioAgua/TITULOB
030714.pdf
Ministerio
de Vivienda Ciudad y Territorio. (2016). Título D: Sistemas de Recolección y
Evacuación de Aguas Residuales Domésticas y Aguas Lluvias. Reglamento Técnico
del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico.
Rios,
I., & Rios, J. (2018). Diseño de un Sistema de Captación, Conducción y
Almacenamiento de Agua Lluvia Para Uso en Labores de Limpieza Doméstica en la
Finca El Bosque De San Juanito Municipio de Zipaquirá, Cundinamarca.
Rodriguez-Mesa,
Fernando; Kolmos, Anette; Guerra, A. (2017). Aprendizaje basado en problemas
en ingeniería.
Vargas,
C. J. (2014). Proyecto Educativo Institucional (PEI) UNIMINUTO, 40.
Vargas,
R., & Diaz, M. (1998). Curvas sintéticas regionalizadas de Intensidad-Duración-
Frecuencia para Colombia, 200. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004