Modelos de Simulacion. Vensim. Dinamica de Sistemas. Modelos de Simulacion. Vensim. Dinamica de Sistemas. Modelos de Simulacion. Vensim. Dinamica de Sistemas. Vensim.

Boletín de Dinámica de Sistemas

Gestión sostenible de los recursos hídricos

Basado en un modelo de simulación con Vensim

Sergio Huincho Lapa - Ruben Anibal Ramos Esteban
arguedino_2006@hotmail.com - rubenre28@hotmail.com
Universidad Nacional de Huancavelica
Facultad de Ingeniería Electrónica-Sistemas
Escuela Académico Profesional de Sistemas

1. Resumen

El presente paper trata sobre el desajuste entre la oferta natural del recurso hídrico y la demanda social en las dos zonas (periférica y urbana) que se identifico con fines de estudio, las zonas tienen diferentes necesidades en cuanto al uso del agua, la periférica eminentemente agrícola y la zona urbana para consumo humano y comercial, esto genera conflictos por enfoques y intereses divergentes. Para el análisis y comprensión se ha utilizado las herramientas de la Ingeniería de Sistemas principalmente la Dinámica de Sistemas, la cual permitió comprender de manera integral la situación problemática, posteriormente se generó el modelo actual del sistema en estudio, para luego realizar los cambios deseados teniendo en cuenta dos aspectos: Infraestructura y Educativo. Del primero se propone la ampliación del reservorio que en la actualidad tiene una capacidad de 400 m3, búsqueda de nuevas fuentes de captación, mantenimiento de la red de tuberías y para el segundo aspecto se propuso realizar campañas de educación a los usuarios del recurso, siembra de agua, cosecha de lluvias, reutilización de aguas domiciliarias mediante la construcción de sumideros en las viviendas y por ultimo la reutilización de aguas servidas para la agricultura.

2. Introducción

Los alumnos de la Universidad Nacional de Huancavelica Facultad de Ingeniería Electrónica-Sistemas Escuela Académico Profesional de Sistemas, integrantes del Centro Peruano de Investigación Sistémica (CPIS), realizaron el estudio del problema que aqueja a la ciudad de Pampas como es del agua potable, para lo cual se realizo una serie de estudios con el objetivo de comprender las causas y sus consecuencias del problema en mención, el día 05 de enero del 2009 se dio inicio con las actividades programadas, dentro de las actividades iníciales se realizo una encuesta general a los usuarios del servicio de agua potable con el apoyo de alumnos de la EAPS y terceros cuyos resultados fueron de mucha utilidad en la simulación, seguidamente se hizo entrevistas a autoridades , funcionarios de los sectores públicos del valle de Tayacaja también se hizo entrevistas a las autoridades de las zonas periféricas para tener una visión integral sobre las percepciones sobre la problemática, posteriormente se hizo visitas a los lugares de captación y las fuentes de agua del ámbito de la cuenca del rio Upamayo, luego de la recopilación de datos e informaciones se pasó a la aplicación metodológica. Como una de las actividades finales se propuso las alternativas de mejora considerando las diferentes perspectivas de los integrantes de los sub sistemas identificados.

3. Objetivos

General
  • Analizar y comprender el problema del agua que aqueja al distrito de Pampas, y proponer las alternativas/políticas de solución

    Específicos

  • Realizar el análisis sistémico que represente el comportamiento actual del sistema en estudio.
  • Identificar los principales problemas del agua potable desde el punto de vista sistémico.
  • Identificar las variables asociadas al problema del agua potable, determinando las tendencias demográficas actuales de la ciudad de Pampas y los recursos que dispone esta ciudad.
  • Evaluar los diferentes factores involucrados al problema del agua potable y ver su tendencia de cambio.
  • Establecer alternativas de solución al problema.

    4. Justificación

    Para asegurar a las próximas generaciones el acceso a los recursos hídricos básicos que les permitan satisfacer sus necesidades, es imperativo cuidar el patrimonio actual y hacer un uso sostenible del mismo. Las metas de cobertura de abastecimiento en agua potable no podrán cumplirse de manera sostenida, si no se atacan las causas de fondo de la pérdida de cantidad y calidad de los recursos hídricos del país. En el aspecto educativo ambiental y sanitario se debe incluir el tema de la conservación y protección de las cuencas hidrográficas para proteger el recurso agua como una prioridad de la participación comunitaria en nuestro país en vista que el agua es un recurso finito agotable y es uno de los tesoros mas preciados y demandados por la sociedad para garantizar la vida. La necesidad de analizar y comprender las diferentes situaciones problemáticas antes planteadas referentes al sistema de hídrico dentro del distrito de Pampas impulsa a realizar el presente trabajo con aplicando la metodología de la Dinámica de Sistemas bajo un enfoque holístico, la cual nos permitirá comprender de una manera integral para luego proponer alternativas de mejora a las situaciones problemáticas para de esta manera garantizar la sostenibilidad del liquido elemento.

    5. Marco teórico

    El pensamiento sistémico se refiere a la capacidad de observar una situación e integrar diversos elementos observados, identificando la relación entre ellos, las estructuras que lo conforman, la dependencia y su relación con el entorno. La filosofía del pensamiento sistémico se basa en la posición holística (global) sobre un sistema y su contexto. La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos para el funcionamiento del sistema. La Dinámica de Sistemas es una metodología para la construcción de modelos de simulación para sistemas complejos, como los que son estudiados por las ciencias sociales, la economía o la ecología. El diagrama de Forrester es una representación simbólica de las variables de nivel, flujo y auxiliares de un diagrama causal una vez identificadas y constituye un paso intermedio entre el diagrama causal y el sistema de ecuaciones diferenciales de primer orden que le corresponde. Actualmente se considera que el conjunto de agua que contiene el planeta evaluada en unos 1360 millones mk3 es estable y se ve sometido en un constante movimiento gracias al acción del sol y a la fuerza de la gravedad a esos grandes flujos de agua, vapor de agua, hielo y energía que están moviéndose continuamente a nuestro alrededor en la superficie terrestre, dentro de la hidrosfera se les conoce como el ciclo de agua.

    6. Distribución De Agua En El Mundo

    La Tierra contiene aproximadamente 1,4 millones de kilómetros cúbicos de agua, pero alrededor del 97,4 por ciento de ella es agua de mar o agua salada. Alrededor de tres cuartas partes del 2,6 por ciento restante están encerradas en casquetes polares y glaciares. El agua dulce disponible se reduce al 0,001 por ciento del total.

    Dinámica de Sistemas

    7. Situaciones problemáticas

    7.1. Situación actual de agua potable

    Actualmente la captación del agua para el consumo de la población del distrito Pampas, se realiza en los ríos Ustuna y Unchillay, las cuales convergen dando origen a rio viñas el cual discurre hacia el rio upamayo atravesando la parte territorial de ciudad de Pampas.

  • De Ustuna.- Se realiza mediante captación de tipo lateral, tiene algunos desperfectos debido a la erosión y las inclemencias climáticas, de esta captación el agua es transportada mediante un canal abierto hasta llegar al desarenador tipo Marshall donde se controlan con dos parrillas, a partir de esta, el agua fluye hasta la planta de tratamiento mediante las tuberías de 6 pulgadas de diámetro.
  • De Unchillay.- Se realiza mediante captación de tipo lateral de concreto, que se encuentra en estado semi-conservado presentando erosiones leves, esto esta conectado mediante un canal lateral entubado a un desarenador de tipo cuadrado, a partir de ésta, el agua discurre hasta la planta de tratamiento mediante tuberías de 4 pulgadas de diámetro. De la unión de estas captaciones se provee del líquido elemento a la ciudad de Pampas, en los tiempos de lluvia a partir 05:00 horas a 18:00 Horas en una cantidad total promedio 65 litros/segundo y en tiempos de estiaje el agua es racionalizada solo llegando a las familias de entre dos a cuatro horas/día en una cantidad promedio 19 litros/segundo en promedio, entre los meses de mayo a setiembre la escasez del agua se agudiza, tal como se muestra en la tabla 02.

    Gestion agua

    7.2. El caudal del servicio de agua potable

    El caudal promedio que ingresó el mes de Enero de 2007 es 65 litros/segundo, el año 2008 es 59 litros/segundo y el año 2009 es 60 litros/segundo, así sucesivamente se ve que el caudal que ingresaba el año 2007 era mayor que el año 2008 y 2009. Entonces cada año que transcurrimos se va disminuyendo el caudal de este recurso vital.

    7.3. Situación actual de agua en zonas periféricas

    Los pobladores de estas zonas son afectados por la escasez de agua sobretodo en los tiempos de sequia, quienes hacen el uso de agua no solo para el consumo diario si no también para consumo de sus animales y el riego de sus cultivos. El año 1994 en la provincia, se irrigaba 16 229.47 hectáreas de tierras en particular en el distrito de Pampas, de las cuales un gran porcentaje se dotaba mediante canales sin revestimiento y el resto mediante canales revestidos. Esto muestra que la tecnología de conducción del agua fue y sigue siendo predominantemente precaria por canales deficientes y con pérdidas de grandes volúmenes de agua. La forma de riego predominante, es por gravedad, y poco por aspersión 332 ha y el resto por goteo y otras formas no especificadas; esta situación permite deducir que el diseño de sistemas de riego es sumamente deficiente con gran sub utilización de agua y pérdidas de hasta 200% respecto a la optimización bajo el sistema de riego presurizado.

    A estos problemas se asocian otros factores limitantes de orden natural tales como:

  • La distribución y disponibilidad heterogénea de las fuentes de agua.
  • Topografía muy variada que determina la disponibilidad de agua por debajo de los niveles latitudinales de las áreas con aptitud para riego.
  • Disponibilidad generalmente limitada de tierras de aptitud para riego en relación a la posibilidad de uso del agua.

    8. Metodología

    8.1. Definición del problema

    En esta fase se trata de definir claramente la problemática de los recursos hídricos que tienes una complejidad debido a la interacción de muchos factores ya sean sociales, culturales y políticas. Para lo cual necesitamos la participación de profesionales, autoridades, organizaciones y del pueblo en general para analizar y comprender esta complejidad y buscar alternativas de solución. Para ello se obtuvieron información de primera fuente y de otras informaciones de segunda fuente.

  • Información primaria: las entrevistas
  • Información primaria: encuestas

    8.2. Conceptualización del sistema

    En esta segunda fase se define los distintos elementos que integran la descripción, así como las interrelaciones que se producen entre ellos. El resultado de esta fase es el establecimiento del diagrama de influencias del sistema. En el diagrama causal actual se distingue dos subsistemas bien marcadas que son: el subsistema del riego y subsistema de agua potable.

    Dinámica de Sistemas

    8.3. Formulación del modelo

    En la formulación del sistema hídrico del distrito de Pampas es necesario esclarecer, al elaborar el modelo de diagrama Forrester algunas características no son cuantificables, por lo que se utilizan datos cualitativos. Lo importantes es entonces seleccionar el modelo que mejor represente para alcanzar el objetivo determinado. El diagrama causal descrito anteriormente nos ha permitido construir el diagrama de Forrester identificando prioritariamente los elementos claves que la conforman, teniendo como niveles: la población y el agua potable; los flujos: el nacimiento, la muerte de la población, el agua disponible, tasa de consumo y desperdicio de agua.

    8.4. Evaluación del modelo actual

    Aquí ilustramos la cuantificación de las variables de acuerdo a parámetros específicos. Analizando los datos observamos, que la oferta de agua disminuye a medida que la demanda poblacional incrementa, que la población crece y disminuye la cantidad de consumo per cápita. Dicho es coherente con la lógica de que ha medida que crece la población se requiere mas agua para satisfacer las necesidades de los pobladores.

    ithink

    9. Conclusiones

  • Se ha realizado el análisis sistémico del problema de agua, basándose en informaciones primarias (entrevistas y encuesta), se ha construido el cuadro pictórico, de las encuestas se llego a concluir que el 36% están acuerdo con la instalación de medidores, El 64% de usuarios están de acuerdo con el incremento en la tarifa del servicio de agua, si esta seria de buena calidad, pero sin instalación de medidores. Además el 43% de los pobladores se queja de la turbidez. Por lo tanto es urgente priorizar el mantenimiento o renovación de tuberías esta no generé conflictos, para posterior instalación de medidores.
  • Se ha identificado los diferentes problemas del agua en la ciudad de pampas concluyendo que el problema no es solo la escasez del agua, sino además el uso inadecuado que le dan a este recurso elemento indispensable tanto la población rural como la urbana. Este problema exige una visión sistémica para su comprensión y integrando los múltiples objetivos y elementos que se deben considerar de esta problema.
  • Otra deficiencia es también el uso indebido del recurso hídrico es así que El 96% respondieron que estarían de acuerdo con cursos de capacitación para su manejo eficiente y solo el 4% no están de acuerdo según los resultados de la encuesta a usuarios del distrito de Pampas.
  • En la actualidad se utiliza aproximadamente 80% del agua disponible en la actividad de riego, ello se debe a que no hay una infraestructura para el riego tecnificado.

    10. Recomendaciones

  • Priorizar los enfoques de gestión de la demanda, que recurren a instrumentos económicos, medidas de conservación, sensibilización, etc. son parte clave de las estrategias dirigidas a extender la vida de los recursos existentes. El viejo enfoque, orientado a la oferta, ya no es una forma aceptable de planificar y ejecutar proyectos.
  • Elaboración del perfil para el fortalecimiento de las capacidades, conservación y tecnificación de riego para el desarrollo sostenible de los recursos hídricos
  • Gestionar los convenios con los diferentes pobladores de las zonas rurales para la buena distribución de los recursos hídricos.
  • Construir un modelo viable para la administración eficiente del agua potable.

    (*) Puede solicitar información más detallada de este trabajo al autor


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  • 1993 Cancun, Mexico
  • 1994 Stirling, Scotland
  • 1995 Tokyo, Japan
  • 1996 Cambridge, MA, USA
  • 1997 Istanbul, Turkey
  • 1998 Quebec City,Canada
  • 1999 Wellington, New Zealand
  • 2000 Bergen, Norway
  • 2001 Atlanta, Georgia, USA
  • 2002 Palermo, Italy
  • 2003 New York City, USA
  • 2004 Oxford, England
  • 2005 Boston, MA, USA
  • 2006 Nijmegen, The Netherlands
  • 2007 Boston, MA, USA
  • 2008 Athens, Greece
  • 2009 Albuquerque, USA
  • 2010 Seoul, Korea
  • 2011 Washington, DC, USA
  • 2012 St. Gallen, Switzerland
  • 2013 Cambridge, MA, USA
  • 2014 The Delf, Netherlands
  • 2015 Cambridge, MA, USA
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