Ingeniería Industrial - Virtual · 2026
Modelo de simulación computacional para la recirculación hídrica aplicada al riego agrícola sostenible
La presente investigación desarrolló un modelo de simulación computacional orientado al análisis conceptual del tratamiento y la reutilización de agua de drenaje agrícola, mediante la integración de procesos secuenciales de filtración, adsorción y recirculación hídrica. El estudio responde a la necesidad de evaluar, desde una perspectiva preliminar, estrategias de bajo costo para la gestión sostenible del recurso hídrico en el sector agrícola colombiano, considerando las limitaciones técnicas y económicas de los pequeños y medianos productores. El estudio surge ante la necesidad de optimizar el uso del recurso hídrico en el sector agrícola colombiano y mitigar los impactos ambientales asociados al uso intensivo de agroquímicos. La metodología se fundamentó en revisión documental y análisis de información de segunda fuente relacionada con sistemas de tratamiento hídrico, adsorción y reutilización de agua agrícola. A partir de ello, se desarrolló en Python un modelo computacional propio, el cual integró procesos de filtración por arena, biochar, carbón activado, dosificación de nutrientes y recirculación hídrica.
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Contenido
- Introducciónp. 11
- Objetivosp. 13
- Objetivos específicosp. 14
- Marco teóricop. 15
- Uso del agua en la agricultura en Colombiap. 15
- Contaminación del agua por actividades agrícolasp. 16
- Calidad del agua para riegop. 17
- Reutilización del agua en la agricultura en Colombiap. 18
- Alternativas sostenibles al uso de plaguicidasp. 18
- Problemática de la calidad del agua en Colombiap. 19
- Enfoque de sostenibilidad en sistemas agrícolasp. 20
- Estado del artep. 21
- Metodología de revisión sistemática (PRISMA)p. 21
- Proceso de selección de estudios (PRISMA)p. 23
- Análisis de los estudios seleccionadosp. 24
- Tabla 1p. 26
- Comparativa de estudiosp. 26
- Conclusión de los estudios seleccionadosp. 29
- Metodologíap. 26
- Enfoque, alcance y diseño de la investigaciónp. 30
- Diseño metodológicop. 31
- Población y muestrap. 31
- Instrumentos de recolección de informaciónp. 32
- Procedimiento de la investigaciónp. 32
- Técnicas para el análisis de la informaciónp. 32
- Criterios de diseño y viabilidad técnicap. 33
- Simulación computacional del sistemap. 33
- Diseño general del sistema propuestop. 34
- Descripción del sistema por etapasp. 35
- Captación y recolección del aguap. 35
- Filtración físicap. 35
- Tanque de estabilizaciónp. 36
- Tanque de nutrición mineralp. 37
- Tanque de bioinsumos (mejora del sistema)p. 38
- Integración de líneas de aplicación al cultivop. 39
- Integración de líneas de aplicación al cultivop. 39
- Variables del sistemap. 41
- Análisis conceptual del sistema propuestop. 42
- Simulación computacional del sistema en Pythonp. 43
- Estructura conceptual del sistema en Pythonp. 43
- Configuración computacional del modelop. 43
- Simulación del comportamiento hidráulico del sistemap. 44
- Parámetros de simulación y configuración del sistemap. 44
- Interfaz y configuración del entorno de simulaciónp. 46
- Código fuente del modelo computacionalp. 47
- Resultados gráficos de la simulaciónp. 48
- Aporte de la simulación al desarrollo del proyectop. 48
- Conclusión metodológicap. 49
- Resultadosp. 28
- Descripción de la labor de investigación y procesamiento de datosp. 49
- Resultados de eficiencia de tecnologías de tratamientop. 50
- Interpretaciónp. 51
- Análisis gráfico de eficienciap. 52
- Interpretaciónp. 51
- Resultados sobre calidad del agua en sistemas agrícolasp. 53
- Interpretaciónp. 51
- Resultados del análisis del sistema propuestop. 54
- Resultados de la simulación computacionalp. 54
- Filtración por etapap. 56
- Eficiencias de remoción por etapa (basadas en literatura)p. 56
- Modelo de saturación de filtrosp. 56
- Captación de agua lluviap. 45
- Balance hídrico totalp. 57
- Proyección de mejora por bioinsumos (ciclo siguiente)p. 58
- Interfaz y monitoreo de variables simuladasp. 58
- Panel de métricas principalesp. 58
- Evolución simulada de la calidad del agua por etapasp. 58
- Saturación de filtros y comportamiento operacionalp. 59
- Estabilización, bioinsumos y recirculaciónp. 60
- Balance hídrico completop. 62
- Ciclo completo del sistemap. 64
- Alertas y recomendacionesp. 64
- Selección de materiales del sistema propuestop. 66
- Criterios de selecciónp. 66
- Materiales estructurales del sistemap. 67
- Selección de materiales plásticosp. 67
- Viabilidad económica del sistemap. 68
- Integración con el sistema propuestop. 68
- Análisis de resultadosp. 68
- Propuesta de solución a la problemáticap. 69
- Situación actualp. 69
- Oportunidades identificadasp. 69
- Propuesta de soluciónp. 69
- Resultado final del aportep. 71
- Discusiónp. 72
- Plan de divulgaciónp. 75
- Limitaciones del estudiop. 76
- Conclusionesp. 77
- Referencias bibliográficasp. 79
- Anexosp. 85
- Anexo A. Código del modelo de simulación computacionalp. 85