Doctorado en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Sanitaria y Ambiental

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https://hdl.handle.net/10893/7725

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Examinando Doctorado en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Sanitaria y Ambiental por Autor "Torres Lozada, Patricia"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Estrategias para la optimización del proceso y la calidad del producto del compostaje de biorresiduos en municipios menores de países en desarrollo.
    (2018-11-30) Oviedo Ocaña, Edgar Ricardo; Torres Lozada, Patricia; Marmolejo Rebellón Luis Fernando
    El compostaje es una de las tecnologías con mayor potencial para el aprovechamiento de biorresiduos en municipios menores de países en desarrollo, no obstante su aplicación no ha sido efectiva, mostrando la necesidad de estudiar las causas de sus limitaciones y de proponer opciones para mejorar su desempeño. En esta tesis se evaluaron estrategias para optimizar el proceso y la calidad del producto del compostaje de biorresiduos en municipios menores a 15.000 habitantes de países en desarrollo. Se consideró este rango poblacional, teniendo en cuenta que estos municipios se clasifican como menores por instituciones como la Organización Panamericana de Salud (OPS) y presentan limitaciones para la gestión de los residuos sólidos municipales (RSM). El análisis de los sistemas de compostaje permitió identificar que: i) su funcionamiento está orientado por cuatro subsistemas integrados: calidad de la materia prima, desarrollo tecnológico, calidad del producto y comercialización, y gestión empresarial, y ii) se requieren políticas públicas para el fortalecimiento de la separación en la fuente y recolección selectiva, el reconocimiento tarifario, la revisión de estándares de calidad del producto, el estímulo al uso y comercialización de compost y el desarrollo tecnológico contextualizado. La evaluación de la calidad de la materia prima del compostaje de biorresiduos en un municipio menor a 15.000 habitantes evidenció un alta variabilidad y características típicas de biorresiduos de países en desarrollo que presentan condiciones críticas para un adecuado proceso de compostaje, entre las que se encuentran exceso de humedad, pH ácido, deficiencias en el contenido de carbono y fósforo y bajas relaciones carbono: nitrógeno. La evaluación de opciones para mejorar el proceso y la calidad del producto, incluyó estrategias como la incorporación de materiales de enmienda y soporte (seleccionados considerando las condiciones del contexto) y el incremento en la frecuencia de volteo. La incorporación de pasto estrella, bagazo de caña y material compostado, fue efectiva para acelerar el inicio del proceso, tener mayores condiciones para la higienización del material y mejorar la calidad del producto, llevándolo al cumplimiento de los estándares de calidad del producto. La adición de ceniza de madera no incidió en la duración del proceso y afectó la calidad del producto ya que aumentó su fitotoxicidad. El incremento en la frecuencia de volteo permitió mejores condiciones de proceso en las etapas mesofílica y termofílica, pero disminuyó el contenido de carbono y nutrientes en el producto. La aplicación de pruebas de estabilidad y madurez ratificó la importancia de complementar las pruebas empleadas rutinariamente en las instalaciones de compostaje con las realizadas en laboratorio, para lo cual es necesario hacer adaptaciones de monitoreo acorde con las condiciones de operación de las instalaciones de compostaje. En general, los resultados de esta investigación muestran que estrategias que mejoren la calidad de los sustratos y simultáneamente las condiciones del proceso, fueron efectivas para la optimización del proceso y la calidad del producto. Este trabajo proponen la adaptación de opciones tecnológicas y de esquemas de operación, control y monitoreo acordes con las condiciones de contexto, que pueden contribuir a mejorar el desempeño de las instalaciones de compostaje en países en desarrollo.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelo conceptual de análisis de la resiliencia ingenieril y socio-ecológica para la sostenibilidad de sistemas de drenaje urbano
    (Universidad del Valle, 2022) Blanco Londoño, Sergio Andrés; Galvis-Castaño, Alberto; Torres Lozada, Patricia
    La presente investigación doctoral se orientó a la formulación y evaluación de un modelo conceptual que incorporó tanto el análisis integral de la Resiliencia Ingenieril (RI) y Socio-Ecológica (RSE) en SDU, incorporando conceptos de sostenibilidad, resiliencia y Sistemas Socio-Ecológicos (SSE), experiencias nacionales e internacionales en la gestión del drenaje urbano y diferentes metodologías para el análisis de la resiliencia aplicables en SDU propuestas en la literatura. El modelo fue evaluado en una cuenca urbana de la ciudad de Cali, correspondiente al Sistema de Drenaje Sur (SDS). Este modelo conceptual puede servir como una herramienta de apoyo para los tomadores de decisiones en la gestión de SDU. Los resultados de la investigación incluyen la identificación y conceptualización de factores, variables e indicadores clave de resiliencia en SDU. En el caso de la RI se identificaron cuatro factores clave: flexibilidad, recursividad, redundancia y robustez y en la RSE dos: social y ecológico. Para el análisis de RI se identificó como variable clave el desempeño del SDU, mientras que para el análisis de RSE se identificaron las siguientes variables clave: gobernanza, riesgo de inundación, residuos sólidos en el SDU, desarrollo económico de la población, características físicas de la cuenca urbana y regulación de inundaciones. Para cuantificar estas variables, se proponen sus correspondientes indicadores. El modelo conceptual formulado, integra la RI y la RSE mediante un índice de Resiliencia Integral (IR) y se compone de cuatro bloques temáticos conectados cíclicamente: i. Definición del SDU; ii. Escenarios de Amenaza; iii. Análisis de Resiliencia; y iv. Formulación de Estrategias. En el primer bloque, se definen las características del SDU. En el segundo bloque, se identifican las amenazas que puede afrontar el SDU y se formulan los escenarios de amenaza priorizados. En el tercer bloque, se emplean los factores, variables e indicadores de resiliencia para cuantificar la resiliencia del SDU. En el cuarto bloque, se establecen las estrategias de mitigación que se pueden incorporar para mejorar la resiliencia del SDU; una vez incorporadas las estrategias, comienza un nuevo ciclo de análisis. Finalmente, el proceso de evaluación del modelo conceptual en el SDS, incluyó la evaluación de: i. La estructura general del modelo y sus relaciones; ii. La concordancia entre las predicciones del modelo y los datos del SDS; y iii. La sensibilidad del modelo a cambios en los indicadores. Como resultado, se obtuvo para el SDS valores de RI e índice IR moderados y RSE baja (RI de 0,54, RSE de 0,47 e índice IR de 0,51), los valores de RI, RSE y el índice IR disminuyeron en 7%, 6% y 7% respectivamente cuando se evaluó el efecto de una amenaza consistente en la reducción de la permeabilidad del suelo en 50%; y aumentaron en 20%, 6% y 14% respectivamente cuando se incorporó estrategias de mitigación ingenieriles de limpieza de canales y ríos y embalses en los puntos más críticos de cada subcuenca y una estrategia socio-ecológica de reglamentación en los usos del suelo. Se encontró que el modelo conceptual tiene sensibilidad alta a cambios en el indicador de RI por inundaciones, sensibilidad media a cambios en los indicadores de RSE: porcentaje de área impermeable, porcentaje de residuos sólidos en canales y ríos y porcentaje del área de la cuenca urbana en zona de riesgo alto de inundación; y sensibilidad baja en los demás indicadores de RSE.