Optimización Automatizada del suministro de agua en propiedades horizontales: un enfoque experimental en ibagué


Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.22517/23447214.25829

Palabras clave:

Desarrollo sostenible, Automatización del almacenamiento, Monitorización remota, Validación de sistemas, Simulación informática.

Resumen

En este artículo se aborda la problemática de la escasez y la inestabilidad en el suministro de agua en edificios de propiedad horizontal en Ibagué, mediante el diseño, desarrollo y validación experimental de un prototipo automatizado (electrónico e hidráulico) de reserva y abastecimiento. La solución, basada en tecnologías de control, modelado asistido por computador (CAD) y dispositivos de monitoreo con microcontroladores, permite optimizar el uso del espacio y garantizar un funcionamiento eficiente durante cortes prolongados. Se empleó una metodología cuantitativo-descriptiva y experimental, fundamentada en la identificación de necesidades, el modelado CAD y la validación en un entorno real y controlado dentro de las instalaciones de investigación de la UNAD, que sirvió como muestra representativa para evaluar la funcionalidad del sistema. Los resultados muestran que el prototipo alcanza niveles de presión estables de 17.4 ± 2 psi en puntos hidráulicos bajos y medios, con independencia del nivel del tanque (1–100%) y distancias de hasta 12 metros. No obstante, en puntos altos se requieren ajustes en la activación del presurizador, ya que su rendimiento se ve limitado cuando el nivel del tanque está por debajo del 50% o la distancia supera los 3 metros. El sistema, clasificado en el nivel TRL4, representa una contribución relevante para la gestión sostenible del recurso hídrico y puede replicarse en otros contextos urbanos similares.

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Biografía del autor/a

Omar Leonardo Leyton Mendieta, Universidad Nacional Abierta y a Distancia

Omar Leonardo Leyton Mendieta: es Ingeniero Electrónico, Especialista en Gestión de Redes y Datos de la Universidad Nacional de Colombia, Colombia. Actualmente es docente e investigador en la Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD), donde lidera proyectos en automatización residencial y seguridad hídrica. Sus líneas de investigación incluyen sistemas embebidos, Internet de las Cosas (IoT) y energías renovables.

Yesid Alexander Garces Pulido, Universidad Abierta y a Distancia

Yesid Alexander Garces Pulido:  es Administrador de Empresas, Especialista y Magister en Gerencia del Talento Humano, PhD en Administración Gerencial. Actualmente es docente e investigador en la Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Su experiencia se centra en estudios del trabajo y desarrollo endógeno con perspectiva del marxismo.

Iván Alveiro Quintero Castaño, Universidad Nacional Abierta y a Distancia

Iván Alveiro Quintero Castaño, es Licenciado en Física y Magíster en Ciencias de la Educación de la Universidad Distrital, Colombia. Actualmente es docente e investigador adscrito a la Secretaria de Educación. Su labor investigativa se enfoca en estudios del trabajo y pedagogías críticas. 

Citas

Programa Mundial de la UNESCO de Evaluación de los Recursos Hídricos, Informe mundial de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos 2020: Agua y cambio climático, UNESCO, 2020. [Online]. Available: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000373611

O. L. Leyton et al., "Estrategias Electrohidráulicas para la Seguridad Hídrica en Ibagué, Colombia: Un Enfoque Innovador en Propiedad Horizontal," Repositorio Institucional UNAD, 2024. [Online]. Available: https://repository.unad.edu.co/handle/10596/63968

A. F. Taha et al., "Revisiting the water quality sensor placement problem: Optimizing network observability and state estimation metrics," J. Water Resour. Plann. Manage., vol. 147, no. 7, WR.1943-5452.0001374, 2021. doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001374

C. Zamudio Rodríguez, "Gobernabilidad sobre el recurso hídrico en Colombia: Entre avances y retos," Rev. Gestión y Ambiente, vol. 15, 2012. [Online]. Available: https://revistas.unal.edu.co/index.php/gestion

J. Kwak and S. Park, "An experimental study on the flow and heat transfer characteristics of a synthetic jet impinging on a heated wall," Water Pract. Technol., vol. 15, no. 3, pp. 437–447, 2020. doi:10.2166/wp.2020.123

A. G. Rajakumar, M. S. Mohan Kumar, B. Amrutur, and Z. Kapelan, "Real-time water quality modeling with ensemble Kalman filter for state and parameter estimation in water distribution networks," J. Water Resour. Plann. Manage., vol. 145, no. 11, 04019049, 2019. doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001118

A. López Martínez, "Dinámicas de la estructura urbana: determinantes en el cambio de patrón de la segregación entre 1990 y 2014 en Ibagué, Colombia," Revista Investigar Territorios, no. 5, pp. 15–26, 2017. doi:10.1387/invterri.22838

A. Chavarro Velandia, "Claves de una gestión pública del recurso hídrico. Una revisión de bibliografía," Rev. Gestión y Ambiente, vol. 14, 2011. [Online]. Available: https://revistas.unal.edu.co/index.php/gestion

S. Martín Cabo, "La gestión del agua," Observatorio Medioambiental, vol. 11, 2008. [Online]. Available: https://revistas.ucm.es/index.php/OBMD

L. Zhang and Y. Wang, "Digital twin-based simulation framework for urban water distribution systems: Application to pressure management and leakage detection," Water Research, vol. 241, 120417, 2023. doi:10.1016/j.watres.2023.120417

T. D. Fletcher et al., "SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – The evolution and application of terminology surrounding urban drainage," Urban Water J., vol. 12, no. 7, pp. 525–542, 2015. doi:10.1080/1573062X.2014.916314

A. Bouabid and G. E. Louis, "Capacity factor analysis for evaluating water and sanitation infrastructure choices for developing communities," J. Environ. Manage., vol. 161, pp. 335–343, 2015. doi:10.1016/j.jenvman.2015.07.012

J. Qu, C. Qin, J. Chang, Y. Zhao, H. Wang, and F. He, "Impact of water transfer on socioeconomic drought in China: A new approach based on production and consumption," Agric. Water Manage., vol. 308, 109291, 2025. doi:10.1016/j.agwat.2025.109291

Congreso de Colombia, "Ley 675 de 2001 por la cual se regula el régimen de propiedad horizontal," Diario Oficial, no. 44.509, Aug. 4, 2001.

S. Wang, A. F. Taha, and A. A. Abokifa, "How effective is model predictive control in real-time water quality regulation? State-space modeling and scalable control," Water Resour. Res., vol. 56, e2020WR027771, 2020. doi:10.1029/2020WR027771

Y. Shastri and U. Diwekar, "Sensor placement in water networks: A stochastic programming approach," J. Water Resour. Plann. Manage., vol. 132, no. 3, pp. 192–203, 2006. doi:10.1061/(ASCE)0733-9496(2006)132:3(192)

J. Karnon et al., "Modeling using discrete event simulation: A report of the ISPOR-SMDM Modeling Good Research Practices Task Force–4," Value Health, vol. 15, no. 6, pp. 821–827, 2012. doi:10.1016/j.jval.2012.04.013

A. Zanfei, A. Menapace, B. M. Brentan, R. Sitzenfrei, and M. Herrera, "Shall we always use hydraulic models? A graph neural network metamodel for water system calibration and uncertainty assessment," Water Res., vol. 242, 120264, 2023. doi:10.1016/j.watres.2023.120264

R. Liang et al., "Wireless water consumption sensing system for building energy efficiency: A visual-based approach with self-powered operation," Energy Build., vol. 301, 113584, 2023. doi:10.1016/j.enbuild.2023.113584

A. M. Al-Smadi, "IoT-based smart water management system for residential buildings using real-time monitoring and predictive analytics," Sustainable Cities and Society, vol. 98, 104831, 2023. doi:10.1016/j.scs.2023.104831

O. Yılmaz and S. Bavil, "Effect of constitutive material model on the finite element simulation of shear localization onset," Simul. Model. Pract. Theory, vol. 102, 102105, 2020. doi:10.1016/j.simpat.2020.102105

M. García-Morales et al., "Energy efficiency assessment of water pumping systems in multifamily buildings: A case study in Latin American cities," Energy and Buildings, vol. 285, 112948, 2023. doi:10.1016/j.enbuild.2023.112948

de Souza, D. F., da Guarda, E. L. A., Sauer, I. L., & Tatizawa, H. (2021). Energy efficiency indicators for water pumping systems in multifamily buildings. Energies, 14(21), 7152.

F. Hooshmand, F. Amerehi, and S. A. MirHassani, "Logic-based benders decomposition algorithm for contamination detection problem in water networks," Comput. Oper. Res., vol. 115, 104840, 2020. doi:10.1016/j.cor.2019.104840

R. Liang et al., "Wireless water consumption sensing system for building energy efficiency: A visual-based approach with self-powered operation," Energy and Buildings, vol. 301, p. 113584, 2023. doi:10.1016/j.enbuild.2023.113584.

J. Temido, J. Sousa, and R. Malheiro, "SCADA and smart metering systems in water companies: A perspective based on the value creation analysis," Procedia Eng., vol. 70, pp. 1629–1638, 2014. doi:10.1016/j.proeng.2014.02.180

Z. Shu et al., "An interval bilateral regulation framework of water resources supply and demand in irrigation area under water sources uncertainty," Agric. Water Manage., vol. 307, 109266, 2025. doi:10.1016/j.agwat.2024.109266

M. M. Aral, J. Guan, and M. L. Maslia, "Optimal design of sensor placement in water distribution networks," J. Water Resour. Plann. Manage., vol. 136, no. 1, pp. 5–18, Jan. 2010. doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000001

Q. Zhang, F. Zheng, Z. Kapelan, D. Savic, G. He, and Y. Ma, "Assessing the global resilience of water quality sensor placement strategies within water distribution systems," Water Res., vol. 172, 115527, 2020. doi:10.1016/j.watres.2020.115527

H. Basha and L. Malaeb, "Eulerian–Lagrangian method for constituent transport in water distribution networks," J. Hydraul. Eng., vol. 133, no. 10, pp. 1155–1166, Oct. 2007. doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:10(1155)

P. F. Martínez-Austria and A. Vargas-Hidalgo, "Modelo dinámico adaptativo para la gestión del agua en el medio urbano," Tecnol. Cienc. Agua, vol. 7, no. 4, pp. 139–154, 2016. [Online]. Available: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-24222016000400139

F. J. Aguirre and D. R. Martí Capitanachi, "Taxonomía de modelos de gestión urbana del agua: experiencias de diversas latitudes y conclusiones aplicables al caso mexicano," Rev. Tecnogestión, vol. 13, pp. 76–91, 2016. [Online]. Available: http://revistas.udistrital.edu.co/ojs/index.php/tecges/issue/view/431

J. Gao, L. Zheng, S. Li, X. Nie, and K. Huang, "Analysis of water supply and usage cooperation strategies and evolutionary game among multiple stakeholders in water network," J. Hydrol. Reg. Stud., vol. 58, 102258, 2025. doi:10.1016/j.ejrh.2025.102258

D. Spuhler, A. Scheidegger, and M. Maurer, "Generation of sanitation system options for urban planning considering novel technologies," Water Res., vol. 145, pp. 611–623, 2018. doi:10.1016/j.watres.2018.08.021

American Water Works Association (AWWA), M1: Manual of Water Supply Practices—Water Distribution System Design, 6th ed. Denver, CO: AWWA, 2020.

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Publicado

2025-11-12

Cómo citar

Leyton Mendieta, O. L., Garces Pulido, Y. A., & Quintero Castaño, I. A. . (2025). Optimización Automatizada del suministro de agua en propiedades horizontales: un enfoque experimental en ibagué. Scientia Et Technica, 30(03). https://doi.org/10.22517/23447214.25829

Número

Sección

Sistemas y Computación