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2.6. Ingeniería de Sistemas Ambientales (ESE)
Esta área de conocimiento cubre los principios y aplicaciones de la ingeniería ambiental para la protección de la salud pública y los ecosistemas naturales. Se enfoca en el diseño de sistemas para el suministro de agua, tratamiento de aguas residuales, control de la contaminación del aire, gestión de residuos sólidos y evaluación de impacto ambiental dentro de un marco sostenible y resiliente.
2.6.1. ESE/Diseño de Procesos de Tratamiento de Agua y Aguas Residuales (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba
Principios, diseño y operación de procesos unitarios físicos, químicos y biológicos para el tratamiento de agua potable y aguas residuales municipales/industriales para cumplir con estándares de calidad y requisitos regulatorios.
Temas:
Core
- Parámetros de calidad del agua y estándares regulatorios para agua potable y efluentes de aguas residuales
- Procesos de tratamiento físico: cribado, sedimentación, flotación y filtración
- Procesos de tratamiento químico: coagulación, floculación, desinfección y ajuste de pH
- Principios de tratamiento biológico: sistemas de crecimiento suspendido (lodos activados) y crecimiento adherido (filtros percoladores)
- Selección de procesos y criterios de diseño basados en las características del agua fuente o las aguas residuales
- Procesos de tratamiento avanzado: filtración por membranas, oxidación avanzada y remoción de nutrientes (N y P)
- Manejo, tratamiento y disposición de lodos y biosólidos
- Diseño de la disposición de la planta, perfil hidráulico y sistema de bombeo
- Pretratamiento de aguas residuales industriales y estrategias de remoción de contaminantes específicos
- Control de procesos, monitoreo y solución de problemas en plantas de tratamiento
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:
- Identificar los parámetros clave de calidad del agua y su importancia para la salud humana y el medio ambiente [Familiarizarse]
- Seleccionar procesos unitarios físicos y químicos apropiados para un objetivo dado de tratamiento de agua o aguas residuales [Evaluar]
- Diseñar componentes fundamentales de plantas de tratamiento de agua, como cámaras de mezcla rápida, floculadores y tanques de sedimentación [Usar]
- Explicar los mecanismos biológicos y parámetros operativos de los sistemas de lodos activados [Familiarizarse]
- Dimensionar unidades de tratamiento primario y secundario basándose en caudales y carga de contaminantes [Evaluar]
- Diseñar trenes de tratamiento avanzado para reúso de agua o límites estrictos de descarga de nutrientes [Usar]
- Evaluar alternativas de gestión de lodos y seleccionar métodos apropiados de espesamiento/deshidratación [Evaluar]
- Desarrollar perfiles hidráulicos y especificaciones de bombas para la disposición de plantas de tratamiento [Usar]
- Proponer estrategias de pretratamiento para corrientes específicas de aguas residuales industriales [Evaluar]
- Implementar estrategias básicas de control de procesos para optimizar el desempeño de la planta de tratamiento [Usar]
2.6.2. ESE/Química y Microbiología Ambiental para Ingenieros (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba
Aplicación de principios químicos y microbiológicos para entender y resolver problemas de ingeniería ambiental, incluyendo cinética de reacción, equilibrio, ciclos de nutrientes y el rol de los microorganismos en sistemas naturales y diseñados.
Temas:
Core
- Principios de química acuática: acidez, alcalinidad, dureza y capacidad amortiguadora
- Equilibrios y cinética química relevantes para procesos ambientales
- Metabolismo microbiano, crecimiento y clasificación en contextos ambientales
- Ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre
- Indicadores de calidad del agua y métodos analíticos estándar
- Química de coloides y superficies para el destino y transporte de contaminantes
- Toxicología y evaluación de riesgo de contaminantes ambientales
- Herramientas de biología molecular para aplicaciones en ingeniería ambiental
- Modelación del destino y transporte de contaminantes en sistemas diseñados y naturales
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:
- Calcular pH, intensidad amortiguadora y especiación química en sistemas acuáticos [Usar]
- Explicar el rol de grupos microbianos clave en el tratamiento de aguas residuales y el ciclaje biogeoquímico [Familiarizarse]
- Aplicar balance de masa y cinética de reacción a sistemas ambientales [Evaluar]
- Describir los pasos principales y la importancia ambiental de los ciclos del nitrógeno y fósforo [Familiarizarse]
- Interpretar datos de calidad del agua de reportes analíticos estándar [Usar]
- Analizar el rol de los procesos coloidales e interfaciales en la remoción de contaminantes [Evaluar]
- Definir parámetros y conceptos toxicológicos clave usados en la evaluación de riesgo ambiental [Familiarizarse]
- Evaluar la aplicación de técnicas moleculares para el monitoreo de sistemas biológicos diseñados [Evaluar]
- Modelar el destino y transporte de un contaminante conservativo en un compartimento ambiental simple [Usar]
2.6.3. ESE/Ingeniería de Calidad del Aire y Control de la Contaminación (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba
Fuentes, efectos, monitoreo y control de contaminantes del aire; modelación de dispersión atmosférica; y diseño de sistemas ingenieriles para reducir emisiones de fuentes estacionarias y móviles.
Temas:
Core
- Estructura, composición y meteorología básica de la atmósfera
- Tipos, fuentes y efectos en la salud/medio ambiente de los contaminantes
- Técnicas de monitoreo y estándares de calidad del aire ambiental
- Fundamentos de modelación de dispersión y modelo Gaussiano de penacho
- Tecnologías de control de material particulado: ciclones, mangas y precipitadores electrostáticos
- Control de contaminantes gaseosos: absorción, adsorción y sistemas catalíticos
- Emisiones de fuentes móviles y estrategias de control
- Calidad del aire interior y ventilación
- Cambio climático e ingeniería de mitigación de gases de efecto invernadero
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:
- Describir las principales clases de contaminantes del aire, sus fuentes e impactos [Familiarizarse]
- Aplicar el modelo Gaussiano de penacho para estimar concentraciones a nivel del suelo desde una fuente puntual [Usar]
- Seleccionar dispositivos de control de partículas apropiados basándose en la distribución de tamaño y los requisitos de eficiencia [Evaluar]
- Interpretar datos de monitoreo de la calidad del aire ambiental relativos a estándares regulatorios [Familiarizarse]
- Diseñar una torre de absorción básica para remover un contaminante gaseoso de una corriente de gas de combustión [Evaluar]
- Explicar los enfoques de ingeniería para controlar emisiones de fuentes móviles [Familiarizarse]
- Evaluar parámetros de calidad del aire interior y proponer medidas de mitigación para un edificio [Evaluar]
- Proponer estrategias de ingeniería para reducir emisiones de gases de efecto invernadero de una instalación industrial [Usar]
2.6.4. ESE/Evaluación de Impacto Ambiental y Métricas de Sostenibilidad (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba
Proceso sistemático para identificar, predecir, evaluar y mitigar los efectos biofísicos, sociales y otros efectos relevantes de propuestas de desarrollo antes de que se tomen decisiones importantes; y el uso de indicadores de sostenibilidad y pensamiento de ciclo de vida en la toma de decisiones de ingeniería.
Temas:
Core
- Proceso de EIA: tamizado, alcance, análisis de impacto, mitigación y participación pública
- Métodos de predicción de impacto para aire, agua, suelo, ruido y sistemas ecológicos
- Jerarquía de mitigación y diseño de planes de gestión ambiental
- Marcos legales e institucionales para EIA
- Conceptos de sostenibilidad y el triple resultado (medio ambiente, economía, sociedad)
- Evaluación de impacto acumulativo y evaluación ambiental estratégica (EAE)
- Evaluación de impacto social y métodos de compromiso con las partes interesadas
- Métricas de sostenibilidad y marcos de indicadores (ej. ODS, Envision)
- Herramientas de apoyo a la decisión y análisis multicriterio para diseño sostenible
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:
- Describir las etapas clave de un proceso estandarizado de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) [Familiarizarse]
- Predecir los impactos ambientales primarios de un proyecto de infraestructura propuesto sobre la calidad local del aire y agua [Usar]
- Desarrollar medidas de mitigación para impactos ambientales significativos identificados [Evaluar]
- Explicar los requisitos legales y el propósito de la EIA en el proceso de aprobación de proyectos [Familiarizarse]
- Aplicar el marco del triple resultado para evaluar un proyecto de ingeniería simple [Evaluar]
- Realizar un ejercicio de alcance para definir los límites y temas clave de una evaluación de impacto acumulativo [Evaluar]
- Diseñar un plan de compromiso con las partes interesadas para un proyecto de desarrollo controversial [Usar]
- Seleccionar métricas de sostenibilidad apropiadas para rastrear el desempeño de un proyecto de infraestructura verde [Evaluar]
- Usar una herramienta simple de análisis de decisión multicriterio (ADM) para comparar diseños alternativos de proyectos [Usar]
2.6.5. ESE/Ingeniería de Adaptación al Cambio Climático para Sistemas de Agua (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba
Enfoques de ingeniería para evaluar la vulnerabilidad y mejorar la resiliencia de la infraestructura hídrica (suministro, drenaje, costera) ante los impactos del cambio climático, incluyendo patrones cambiantes de precipitación, aumento del nivel del mar y eventos climáticos extremos.
Temas:
Core
- Fundamentos de la ciencia del clima y reducción de escala de proyecciones de modelos climáticos globales
- Impactos hidrológicos del cambio climático: intensidad de precipitación, sequía y derretimiento de nieve
- Marcos de evaluación de vulnerabilidad y riesgo para infraestructura hídrica
- Adaptación del sistema de suministro de agua: diversificación de fuentes y gestión de la demanda
- Adaptación del sistema de drenaje pluvial para lluvias de mayor intensidad
- Estrategias de adaptación costera: retiro gestionado, estructuras de protección y soluciones basadas en la naturaleza
- Toma de decisiones bajo incertidumbre y vías de gestión adaptativa
- Estándares y códigos de diseño de infraestructura bajo condiciones climáticas no estacionarias
- Evaluación económica de opciones de adaptación y mecanismos de financiamiento
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:
- Interpretar proyecciones climáticas reducidas de escala para variables hidrológicas clave [Familiarizarse]
- Evaluar la vulnerabilidad de un sistema de suministro de agua a cambios proyectados en la frecuencia de sequías [Evaluar]
- Rediseñar una alcantarilla de drenaje pluvial para una mayor intensidad de lluvia de diseño basada en proyecciones climáticas [Usar]
- Describir estrategias de adaptación para gestionar la demanda urbana de agua bajo escasez hídrica [Familiarizarse]
- Comparar opciones de ingeniería duras y blandas (basadas en la naturaleza) para la protección contra inundaciones costeras [Evaluar]
- Desarrollar un plan de gestión adaptativa para un embalse que enfrenta regímenes futuros de afluencia inciertos [Usar]
- Proponer revisiones a los estándares de diseño de infraestructura para incorporar resiliencia climática [Evaluar]
- Realizar un análisis costo-beneficio para un portafolio de medidas de adaptación de infraestructura hídrica [Usar]
2.6.6. ESE/Gestión de Residuos Sólidos y Peligrosos ↑ Volver arriba
Generación, caracterización, recolección, tratamiento y disposición final de residuos sólidos municipales y materiales peligrosos, con énfasis en el diseño ingenieril, marcos regulatorios y prácticas sostenibles.
Temas:
Core
- Tasas de generación de residuos, caracterización y análisis de composición
- Sistemas de recolección, estaciones de transferencia y logística de transporte
- Diseño de rellenos sanitarios: selección del sitio, sistemas de impermeabilización, gestión de lixiviados y recolección de gas
- Procesamiento de residuos e instalaciones de recuperación de materiales (MRFs)
- Identificación, clasificación y definiciones regulatorias de residuos peligrosos
- Tecnologías de tratamiento térmico: incineración, pirólisis y gasificación
- Tratamiento biológico: compostaje y digestión anaeróbica
- Tecnologías de remediación para sitios contaminados
- Planificación integrada de gestión de residuos sólidos y evaluación del ciclo de vida
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:
- Estimar tasas de generación de residuos y caracterizar los flujos de residuos de una comunidad [Evaluar]
- Diseñar la disposición y componentes clave de un relleno sanitario municipal [Usar]
- Explicar la función y componentes de una instalación de recuperación de materiales (MRF) [Familiarizarse]
- Identificar y clasificar residuos peligrosos de acuerdo con criterios regulatorios [Familiarizarse]
- Planificar rutas de recolección y especificar los requisitos de la estación de transferencia [Usar]
- Comparar tecnologías de tratamiento térmico basándose en recuperación de energía e impactos ambientales [Evaluar]
- Diseñar un sistema de compostaje o digestión anaeróbica para residuos orgánicos [Usar]
- Seleccionar tecnologías de remediación apropiadas para un escenario dado de sitio contaminado [Evaluar]
- Desarrollar un plan integrado de gestión de residuos con objetivos de reducción en la fuente y reciclaje [Usar]