SICHAG: software para la evaluación de la Huella Hídrica en Villa Clara

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(1)UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS FACULTAD DE MATEMÁTICA-FÍSICA-COMPUTACIÓN.. TESIS PRESENTADA EN OPCIÓN AL TÍTULO DE MÁSTER EN INFORMÁTICA PARA LA GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL.. Título: SICHAG: software para la evaluación de la huella hídrica en Villa Clara. Maestrante: Ing. Andy Morfa Hernández Tutores: Dra. Elena Rosa Domínguez MSc. Javier Martín Santín Consultante: Dra. Gheisa Ferreira Lorenzo. Santa Clara, Julio-2012.

(2) “La Tierra puede proveer lo necesario para satisfacer las necesidades de todos, no su avaricia.” Mahatma Gandhi.

(3) Agradecimientos Agradezco a mis padres por darme tanto apoyo durante todos estos años de estudio. A mi hermana Geidy, muy especial para mí y esencial en la realización de este trabajo. A mi abuela Alicia, la cual siempre me ha entregado todo su cariño. A mi esposa Kenia, que sin su apoyo hubiera sido imposible esta investigación. A mis tutores Javier y Elena Rosa, por aportar cada día su conocimiento para la culminación satisfactoria de esta tesis. A la profesora Gheisa, por guiarme metodológicamente hacia la senda correcta. A todas aquellas personas que han puesto su granito de arena en mi formación profesional..

(4) Resumen El agua, esencial para toda forma de vida, resulta vulnerable a impactos influenciados por prácticas inadecuadas, requiriendo una mejor administración con vistas a propiciar su racional y una adecuada gestión. Facilita la evaluación de este recurso natural la implementación y el cálculo de indicadores como es el de la huella hídrica, integrando la información del uso y su contaminación con independencia del proceso analizado. En este sentido, la investigación realizada tuvo como objetivo general: Desarrollar y aplicar un software que facilite el cálculo y la evaluación de la huella hídrica para un proceso, individuo, empresa y territorio. Para darle solución a este objetivo se diseñó el Sistema Informatizado para el Cálculo de la Huella de Agua (SICHAG) a nivel de procesos, productos, empresas, consumidores y zonas geográficamente limitadas. El sistema informático fue implementado en el lenguaje de programación C# en la plataforma de desarrollo Visual Studio. NET 2005. Para el desarrollo se tuvieron en cuenta un conjunto de requisitos no funcionales de software, hardware, usabilidad, etc. Se utilizó una arquitectura orientada a objetos obteniendo una jerarquía de clases muy bien organizada, lo que permitió ganar tiempo en la fase de desarrollo. El mismo en su aplicación se integra al CROPWAT 8.0 de la FAO para obtener los valores de evotranspiración y precipitación efectiva. El software SICHAG fue aplicado satisfactoriamente en el cálculo de la huella hídrica de diversos procesos, productos agrícolas e industriales, empresas, la población de Villa Clara y el municipio de Quemado de Güines, evaluándose el impacto de la huella hídrica sobre el territorio..

(5) Abstract Water, essential to all life, is vulnerable to impacts influenced by improper practices, requiring better management in order to promote their rational and appropriate management. Facilitates the evaluation of this natural resource the implementation and calculation of indicators such as water footprint, integrating information on the use and pollution regardless of the process tested. In this sense, the investigation was design: Develop and implement software that facilitates the calculation and evaluation of the water footprint for a process, individual, company and territory. For a solution to this objective was designed Computerized System for Calculating of the Water Footprint (SICHAG) in terms of processes, products, companies, consumers and geographically limited. The computer system was implemented in the programming language C# in Visual Studio .NET 2005 development platform. Development took into account a set of nonfunctional requirements of software, hardware, usability, etc. We used an object-oriented architecture is a hierarchy of classes obtaining highly organized, allowing to save time in the development phase. The same application is integrated into FAO CROPWAT 8.0 for the values of evapotranspiration and effective precipitation. SICHAG software was successfully applied to calculate the water footprint of various processes, agricultural and industrial enterprises, the province of Villa Clara and the town of Quemado de Güines, evaluating the impact of the water footprint on the land..

(6) Índice Introducción......................................................................................................... 1 Capítulo 1: Estado del Arte. .................................................................................. 6 1.1.. Antecedentes: El Desarrollo Sostenible y la Huella Ecológica. ................... 7. 1.2.. La Huella Hídrica. Historia y Principales Teorías. ...................................... 8. 1.2.1. Huella Hídrica y Agua Virtual ............................................................... 11 1.2.2. Huella Hídrica de un proceso. Componentes........................................ 12 1.2.2.2. Huella del Agua Verde .................................................................. 13 1.2.2.1. Huella del Agua Azul ..................................................................... 14 1.2.2.3. Huella del Agua Gris ..................................................................... 15 1.2.3. Huella del agua de procesos, productos, individuos, territorios, negocios y de naciones. ............................................................................................... 17 1.2.3.1. Huella del agua de un producto y una empresa.................................. 17 1.2.3.3. Huella del agua de un consumidor, territorio y una nación. ................. 21 1.2.4. Otros indicadores de evaluación de los recursos hídricos...................... 23 1.3.. Tratamiento de la huella del agua en Cuba............................................. 24. 1.4.. El software en la evaluación de la huella del agua. ................................. 28. 1.4.1. Herramientas y bibliotecas para el desarrollo del software..................... 29 1.4.1.1. Metodología de Desarrollo. Rational Unified Process(RUP) ............. 29 1.4.1.2. Herramienta de Modelado. IBM Rational Rose 7.0.......................... 30 1.4.1.3. Herramienta de desarrollo. Visual Studio .NET 2005 ....................... 31 1.4.1.4. Biblioteca. Zedgraph 5.1.5............................................................. 32 1.4.1.5. Aplicaciones Auxiliares. Crystal Report para Visual Studio 2005 ...... 32 1.4.1.6. Lenguaje de Desarrollo: C# ........................................................... 34 Conclusiones Parciales del Capítulo................................................................. 34 Capítulo 2: Análisis y Desarrollo de la Propuesta ................................................. 36.

(7) 2.1- Procedimiento metodológico para el cálculo de la huella hídrica. ................. 36 2.1.1 Cálculo de la huella hídrica de un proceso............................................ 36 2.1.2 Cálculo de la huella hídrica de un producto. ......................................... 37 2.1.3 Cálculo de la huella hídrica de una empresa......................................... 37 2.1.4 Cálculo de la huella hídrica de un consumidor. ..................................... 37 2.1.5 Cálculo de la huella hídrica de un territorio. .......................................... 37 2.1.6 Evaluación de la huella hídrica. ........................................................... 37 2.2- Fase de requerimientos del software ........................................................ 37 2.2.1 Requerimientos funcionales ................................................................. 38 2.2.2 Requerimientos no funcionales............................................................. 38 2.2.3- Modelo de casos de uso ..................................................................... 40 2.3- Fase de análisis y diseño.......................................................................... 41 2.3.1 Diagrama de clases del diseño............................................................. 42 2.3.2- Descripción de las clases.................................................................... 43 2.3.3- Principales funcionalidades del software .............................................. 44 2.4- Fase de implementación........................................................................... 45 2.4.1 Diagrama de componentes .................................................................. 45 2.4.2- Diagrama de despliegue ..................................................................... 47 Conclusiones Parciales del Capítulo................................................................. 48 Capítulo 3: Aplicaciones del Cálculo de la Huella Hídrica...................................... 49 3.1.. Huella Hídrica de procesos y productos.................................................. 49. 3.1.1- Huella Hídrica de procesos y productos agrícolas................................. 49 3.1.1.1- Huella hídrica proceso forestal....................................................... 52 3.1.1.2- Huella hídrica de proceso de cultivo de caña de azúcar .................. 53 3.1.1.3- Huella hídrica de proceso de cultivos varios ................................... 55 3.1.2- Huella hídrica de procesos y productos industriales.............................. 56.

(8) 3.1.2.1- Huella hídrica de proceso de producción del azúcar crudo .............. 57 3.1.2.2- Huella hídrica de proceso de producción de azúcar refino ............... 60 3.1.2.3- Huella hídrica del proceso de producción de alcohol ....................... 62 3.1.2.4- Huella hídrica del proceso de tratamiento superficial ....................... 64 3.1.2.5- Huella hídrica del proceso de cervezas .......................................... 65 3.1.2.6- Huella hídrica del proceso de pasteurización de la leche ................. 66 3.1.2.7- Huella hídrica del proceso de cría de cerdo.................................... 67 3.1.2.8- Huella hídrica del proceso de sacrificio de cerdos........................... 69 3.1.2.9- Huella hídrica del proceso de elaboración de puré de tomate. ......... 71 3.1.2.10- Huella hídrica del proceso en los asentamientos humanos. ........... 73 3.2- Huella hídrica de empresas....................................................................... 75 3.2.1- Huella hídrica de la Empresa de Cultivos Varios Villa Clara................... 76 3.2.2- Huella hídrica de la Empresa Azucarera Villa Clara. ............................. 76 3.2.3- Huella hídrica de Empresa Integral Forestal Villa Clara ......................... 77 3.2.4- Huella hídrica de la Empresa Porcina Villa Clara .................................. 78 3.3- Huella hídrica de un consumidor................................................................ 79 3.4- Huella del agua de un territorio o área geográficamente delimitada.............. 80 3.5. Conclusiones Parciales. ............................................................................ 81 Conclusiones ..................................................................................................... 83 Recomendaciones ............................................................................................. 84 Bibliografía......................................................................................................... Anexos...................................................................................................................

(9) Introducción El medio ambiente provee al hombre de numerosos recursos naturales que le sirven de fuente de aprovechamiento a partir del cual las sociedades han de satisfacer sus necesidades vitales. La utilización y transformación de estos recursos en materias primas constituye la base de la producción social, y de todo el desarrollo humano en general. Entre los elementos que constituyen la oferta ambiental, el recurso hídrico es esencial para el sostenimiento de toda forma de vida. Este recurso se vuelve vulnerable ante el impacto de las acciones agresivas de la actividad humana; en la actualidad lo anterior se ha visto acrecentado por diversos fenómenos como: cambios climáticos, contaminación, desertificación, deforestación y sequías entre otros. Estas prácticas inadecuadas sobre el ambiente inciden en el ciclo hidrológico, requiriéndose una mejor administración que propicie su uso racional, alcanzable solo con una adecuada gestión. Dado el aumento progresivo de la población a nivel mundial, el crecimiento económico cada vez más acelerado proporcionado por la noción de las economías capitalistas de maximizar las ganancias y el calentamiento global cada vez más agudo, ha aumentado notablemente la demanda mundial por agua fresca. Esto ha estado relacionado con la acentuación del estrés hídrico vinculado a cambios climáticos que ponen en riesgo el abastecimiento de agua para el consumo, la agricultura, la industria y la generación de energía, etc. Hoy en día el impacto (o huella) ecológico de la humanidad en su conjunto es 23% mayor que lo que el planeta puede regenerar por sí mismo. En un siglo dominado por las tecnologías de la comunicación y la información, se hace vital la incorporación de estas herramientas informáticas a la gestión ambiental. Esto puede facilitar, a los organismos competentes y entidades económicas, la evaluación de los recursos hídricos en relación a su dinámica y a los impactos ambientales asociados a su uso. La contabilización de la huella del agua o la huella hídrica permite un análisis de la sustentabilidad de la producción, facilitando la toma de decisiones estratégicas a fin de 1.

(10) formular una respuesta sustentable a nivel hidrológico. Partiendo de la determinación de la huella hídrica los ejecutivos de las industrias y la agricultura pueden trazarse estrategias y prácticas del manejo corporativo del agua y así contribuir a la aplicación de políticas sobre un manejo de aguas sustentable. La huella del agua (water footprint) es una de las distintas iniciativas a nivel mundial que está poniendo foco en la problemática global del agua y la necesidad de tomar acción por los sectores estatales y privados. Como parte de esta investigación se realizó un estudio de los productos internacionales que gestionan la huella hídrica (HH). Dado que la huella del agua es un indicador de aparición bien reciente, existen pocos software a nivel internacional que se dediquen a su cálculo. Entre estos sistemas se encuentran el Extended Calculator desarrollado por Waterfootprint Network; Aire de la Compañía Solid Forrest y One Minute Calculator de Zerofootprint.net para Canadá y Estados Unidos. Las principales dificultades detectadas sobre estos software están asociadas por la inexistencia de formas de cálculo integrada de la huella del agua de forma general, desde todos los niveles de la sociedad humana macro, meso y micro (procesos, individuos, territorios, negocios, ecosistema). Tampoco proveen cifras específicas y exactas sobre la HH, las tareas que realizan son bien específicas, lo que imposibilita un análisis global del uso de este recurso. Actualmente en el país no se emplea el cálculo de la huella hídrica como un indicador para la evaluación de los recursos hídricos. La obtención de este indicador contribuirá a mejorar su deficiente manejo en cada uno de los procesos y servicios que se desarrollan y permite una valoración ambiental más completa respecto al verdadero consumo de agua considerándose todo su ciclo productivo. Su causa, en muchos casos, lo constituyen la existencia de tecnologías obsoletas, escasa cultura ambiental, falta de mantenimiento de la infraestructura instalada, bajos niveles de ahorro y de reuso de los recursos en el tratamiento de residuales líquidos. A partir del análisis la problemática anterior se plantea como problema científico a resolver por esta investigación: ¿Cómo contribuir al cálculo y evaluación de la huella del agua en la provincia de Villa Clara? 2.

(11) Como Objetivo General se propone: Desarrollar una herramienta informática que facilite el cálculo y la evaluación de la huella hídrica para un proceso, individuo, empresa y territorio. Objetivos Específicos. 1. Sistematizar conceptos, métodos, herramientas y los fundamentos teóricosmetodológicos para el desarrollo de un procedimiento que permita el cálculo de la huella hídrica. 2. Diseñar e implementar la aplicación informática para el cálculo y evaluación de la huella hídrica para un proceso, producto, territorio, entidad productiva y una persona 3. Realizar evaluaciones de los recursos hídricos empleados en casos de estudio de la provincia de Villa Clara a partir de la aplicación del software desarrollado. Preguntas de Investigación: 1. ¿Cuáles son los fundamentos teóricos-metodológicos que sustentan la evaluación de la huella hídrica? 2. ¿Cuáles son las necesidades que se presentan en la provincia de Villa Clara para el cálculo de la huella hídrica? 3. ¿Cómo diseñar una aplicación informática para el cálculo de la huella hídrica? 4. ¿Qué criterios acerca de la propuesta aportan los expertos consultados? 5. ¿Cómo se prevé el despliegue de la propuesta? 6. ¿Qué resultados se obtendrán de la introducción de datos reales al software diseñado? Las investigaciones realizadas a nivel mundial acerca de la huella hídrica y los sistemas que se pueden utilizar en su evaluación son muy novedosos, en Cuba este problema es más acuciante. Las referencias teóricas a esta problemática se encuentran en muy pocos autores. A partir de todo lo anterior se puede afirmar que el valor teórico de esta investigación se basa en la generalización y sistematización de las ideas fundamentales sobre la huella hídrica y su contextualización en las condiciones de Cuba.. 3.

(12) Una aplicación informática para el cálculo de este indicador permitiría integrar indicadores ambientales asociados a la gestión, uso y manejo de recursos hídricos en un ecosistema, territorio y entidad productiva. Por lo cual la presente investigación posee grandes implicaciones prácticas a partir del diseño de una herramienta informática que permita un cálculo eficiente de la huella de agua, lo que al mismo tiempo le reportará al país y a las instituciones de la provincia gran cantidad de datos que demostrarán la sustentabilidad medioambiental, e hídrica, específicamente, de las producciones. Además la HH entrega a las empresas y los territorios una metodología que levanta una línea base, sobre la cual se puede realizar una planificación estratégica en relación al agua. El aporte social está dado por la contribución que realiza esta investigación al análisis de los daños del hombre sobre el medio ambiente, específicamente el agua, y a partir de la evaluación de la HH se puede alcanzar un desarrollo sostenible que eleve la calidad de vida de los habitantes. La presente investigación es viable desde el punto de vista económico, pues los recursos a utilizar son las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, estadísticas de las principales redes hidrográficas y papelería. Entre los recursos humanos ha de tenerse en cuenta el tiempo y la disposición de los expertos. El estudio es factible dado el aporte práctico que a detener la investigación para las entidades y el ecosistema de la provincia. Para el logro de los objetivos propuestos la investigación se estructura en tres capítulos, los cuales a su vez se han dividido en varios epígrafes y subepígrafes a partir de profundizar en los temas abordados. El Capítulo 1 se titula: “La huella del agua y los software para su cálculo. Principales Conceptualizaciones y Teorías”. El mismo está estructurado en cuatro epígrafes con los correspondientes subepígrafes. Los cuales abordan: los antecedentes de la HH, donde se analizan los términos de desarrollo sostenible y huella ecológica; un subepígrafe que se dedicó a analizar el indicador de la huella hídrica, para después desarrollar las dimensiones del término en lo que se refiere a agua virtual y los componentes azul, verde y gris y la huella de agua de individuos, territorios, negocios o naciones, especificando el cálculo de la misma para las cosechas 4.

(13) y la producción animal. El tercer epígrafe fue un análisis del tratamiento del indicador en Cuba. Mientras que en el epígrafe cuatro se sistematizaron los principales software utilizados a nivel internacional para el cálculo de la huella hídrica y sus deficiencias fundamentales. El Capítulo 2 se especifica los requisitos no funcionales del sistema realizado. Se caracteriza los estilos arquitectónicos presentes en el diseño. Se hace una valoración del diseño propuesto y se ofrece una vista de cómo sería el despliegue de la aplicación así como una vista de la implementación realizada. El último capítulo se dedicó a la evaluación de la efectividad del software a partir del cálculo y evaluación de la huella hídrica a través de la entrada de datos provenientes de diversos procesos que se desarrollan en la provincia de Villa Clara. Los resultados se expresaron con la ayuda de tablas, gráficos y la mapificación de mismos se realizó usando un Sistema de Información Geográfica empleando ARGIS 9.3. Además de todo esto la investigación contó con conclusiones parciales de cada capítulo que permitieron arribar a las conclusiones generales de la investigación y sus respectivas recomendaciones.. 5.

(14) Capítulo 1: Estado del Arte. Producir alimentos implica consumir agua. “Todo pasto es agua” (1). Durante los últimos treinta años se ha producido una grave degradación del entorno natural, más aún si hablamos de los últimos cien o quinientos años. La gravedad de este problema ecológico es tal que se ha convertido en una constante en las decisiones de cada gobierno para preservar sus conquistas en materia económica y, al mismo tiempo, buscar una salida sustentable a la crisis ecológica. El universo se encuentra en un incesante cambio, dentro de esta constante turbulencia hay modelos de renovación estructural, a los que se le llama vida. Debido a esta renovación cíclica la ecología global nunca se mantiene estática. Sin embargo, en los últimos años, a raíz de la expansión constante de capitalismo, este problema se ha agudizado. En un universo limitado no puede darse un crecimiento ilimitado. Este fenómeno está provocando profundas modificaciones en los sistemas básicos a escala planetaria. El término “ecosistema” refiere a un complejo dinámico de organismos y su ambiente asociado no vivo, interactuando como una unidad ecológica compuesta de productores primarios, consumidores y descomponedores. Puede abarcar desde una escala global, el planeta, hasta sistemas bióticos locales como: un bosque, un lago, etc. (2) El ser humano se encuentra dentro del ecosistema como un componente más, en una relación dependiente para su funcionamiento, desarrollo y perdurabilidad en el tiempo y en el espacio. Esto se agudiza cada vez más debido a la depredación de las actividades humanas hacia el entorno. Esta corriente de pensamiento tuvo su cristalización en 1972 con la publicación del informe “Los límites del Crecimiento” (3), donde se cuestionaba la viabilidad de una sociedad que destruía su entorno con el fin de acelerar la productividad y el consumo.. 6.

(15) 1.1. Antecedentes: El Desarrollo Sostenible y la Huella Ecológica.. En 1987 se sentaron las bases para la construcción del concepto “Desarrollo Sostenible”. Con el tiempo, han surgido varias formas de interpretar este concepto, para unos es sinónimo de crecimiento económico reparador de los daños ambientales y, para otros, de desarrollo integral respetando, acatando e interiorizando los principios fundamentales de la Ecología. Sin embargo, para el tratamiento del tema que se investiga, se entiende que el Desarrollo Sostenible: (…) “significa preservar el capital natural, requiere que nuestro consumo de recursos materiales, hídricos y energéticos renovables no supere la capacidad de los sistemas naturales para reponerlos, y que la velocidad a la que consumimos recursos no renovables no supere el ritmo de sustitución de los recursos renovables duraderos. La sostenibilidad ambiental significa asimismo que el ritmo de emisión de contaminantes no supere la capacidad del aire, del agua y del suelo de absorberlos y procesarlos. La sostenibilidad ambiental implica además el mantenimiento de la diversidad biológica, la salud pública y la calidad del aire, el agua y el suelo a niveles suficientes para preservar la vida y el bienestar humanos, así como la flora y la fauna, para siempre”. (4) La tendencia actual encaminada a lograr un desarrollo sostenible pasa por la necesidad de desarrollar indicadores precisos de sostenibilidad (5). Entre los indicadores de sostenibilidad figura la huella ecológica, que fue propuesta en los años 90. (6; 7) Este término se justifica conceptualmente a partir de la imposibilidad de usar el término Capacidad de Carga (K). El mismo se refiere al límite, en cuanto a entorno y a la cantidad de individuos, que toda población alcanza (8). Sin embargo, por el aumento de los límites de energía mediante el desarrollo de posibilidades comerciales y la simplificación de los sistemas naturales, se hace imposible mediante el uso de K medir la sostenibilidad de las sociedades humanas.. 7.

(16) Para subsanar este problema los autores William Rees y Mathis Wackernagel (6) formalizan otro indicador, la Huella Ecológica, expresada en hectáreas necesarias para mantener a un individuo. La huella ecológica de una población se puede representar como el área de tierra productiva y de ecosistemas acuáticos requeridos para generar los recursos consumidos y asimilar los residuos producidos por dicha población (6). Este término se va a encargar de medir la superficie necesaria para producir los recursos que una población humana consume, así como el área necesaria para la absorción de los residuos que genera. 1.2. La Huella Hídrica. Historia y Principales Teorías.. De forma paralela a la idea de huella ecológica surge la huella hídrica (water footprint). Este concepto fue desarrollado por Hoekstra y Hung en el año 20021 como una alternativa de indicador para medir el uso del agua. Donde los indicadores tradicionales del uso del agua se refieren a la producción, la huella del agua toma la perspectiva de la consumición. (9) El término va a tomar como base la afirmación de que las actividades humanas (asentamientos, industria y agricultura) pueden alterar los componentes del ciclo hidrológico natural debido a desviaciones en el uso del suelo y a través de la utilización, reutilización y vertido de residuos en el recorrido de los recursos hídricos superficiales y subterráneos. Dado que el agua disponible globalmente es muy poca (0,321%)2 y la necesidad que posee el hombre para el mantenimiento de su vida es vital, surge el término de huella del agua como una categoría que permite calcular el rastro que dejan los seres humanos en el ciclo hidrológico. Se entiende como ciclo hidrológico de la Tierra3 al mecanismo global que transfiere agua desde los océanos a la superficie y desde la superficie y las plantas a la atmósfera 1. Fue planteado dentro de los marcos de la semana Mundial del Agua en el 2002 en el Instituto UNESCO-IEH. Actualmente el Catedrático Arjen Y. Hoekstra, creador del concepto de la huella hídrica, es el Director Científico de la “Red de la Huella Hídrica”. 2 Para más información consultar el Anexo 1. 3 Para más información consultar el Anexo 2.. 8.

(17) que envuelve el planeta. Los principales componentes naturales de los procesos del ciclo hidrológico son: precipitación, infiltración, escorrentía, evaporación y transpiración. (10) Al volumen total de agua que se utiliza para producir los alimentos y servicios consumidos por un individuo, comunidad o empresa, tomando en cuenta también el agua necesaria para disolver sus contaminantes hasta los niveles permisibles para su vertimiento, se le conoce como huella hídrica. (11) Es así que la huella hidrológica (HH) de un individuo, de un grupo de personas o de un país se define como el total de agua usada para producir los bienes y servicios consumidos por el individuo, por ese grupo de personas o por el país (12). Se debe tener en cuenta que a pesar de que las personas no consumen grandes cantidades de agua para satisfacer sus necesidades fisiológicas (beber, cocinar, asearse, limpieza del hogar y la ropa), esta relación entre el hombre y el agua se invierte tomando proporciones considerables utilizándose de forma indirecta para producir alimento, papel, ropa, y casi todo lo que se utiliza a diario. La estimación de la huella hidrológica surge así como un indicador complementario en el cálculo de la sostenibilidad del uso de los recursos naturales por parte del hombre (13) Este término es un indicador multidimensional empírico que muestra “dónde”, “cuándo” y “cuánto” volumen agua se consume y contamina, medido en toda la cadena de suministro del producto. (14) En esta relación el “dónde” se refiere al lugar y el “cuándo” a la temporada. En él se incluye tanto el uso directo como indirecto del agua de un consumidor o de un productor. El uso del agua se mide en el volumen del agua consumido (evaporado) y/o contaminado por la unidad del tiempo. La huella del agua es un indicador geográficamente explícito, no sólo demostrando volúmenes de uso y de contaminación del agua, pero también las localizaciones. Un alto valor de huella de agua no es necesariamente malo, y un bajo valor de huella de agua no es siempre bueno, todo depende del impacto que tengan dichas huellas donde se originaron. Este término no incluye una conexión directa entre las políticas, los 9.

(18) mercados y el uso que se le da al recurso. Pues su cálculo no incluye variables socioeconómicas de los agricultores o que puedan ser objetivo de políticas, tampoco evalúa impactos ambientales y no hace referencia a la calidad del agua. Sin embargo, aporta una perspectiva a tener en cuenta, debido a que valora las consecuencias en otras regiones del modelo de consumo y producción de un país. La posibilidad que provee el cálculo de la huella hídrica toma cada día más importancia debido a la situación que se está dando a nivel mundial con este recurso limitado, insustituible, y en clara disminución. La crisis mundial del agua que se hace más evidente en este siglo XXI se ha atribuido principalmente a la mala gestión que ha hecho la sociedad, ante la necesidad del uso sostenible de este recurso el cálculo de la huella hídrica es fundamental. La vinculación a la hidrología y su gestión permite concebir al agua como determinante de un ecosistema específico, condicionando las características del hábitat, las condiciones de crecimiento, etc. (2) “El interés por la huella hídrica se origina en el reconocimiento de que los impactos humanos en los sistemas hídricos pueden estar relacionados, en última instancia, al consumo humano y que temas como la escasez o contaminación del agua pueden ser mejor entendidos y gestionados considerando la producción y cadenas de distribución en su totalidad” señala Arjen Y. Hoekstra (15). Los problemas que se están dando con este recurso a nivel global se relacionan con la estructura de la economía mundial. Muchos países han externalizado significativamente su huella hídrica al importar bienes de otros lugares donde requieren un alto contenido de agua para su producción. Esto genera un conflicto en las regiones exportadoras, donde muy a menudo existe una carencia de mecanismos para una buena gestión y conservación de los recursos hídricos. La huella hídrica se centra en la demanda hídrica como cantidad de agua necesaria lo que implica una valoración ambiental económica del agua (monto económico / cantidad de agua) esto significaría un pago por servicio ambiental lo que traería consigo un aumento del costo total de la mercancía con una disminución de la ganancia. 10.

(19) 1.2.1. Huella Hídrica y Agua Virtual. En relación con la externalización de la huella hídrica en la importación de bienes de zonas periféricas hacia el centro y relativo a la cantidad de agua necesaria para producir ese bien o facilitarlo; surge a partir de 1993 un nuevo término, el agua virtual (AV). La idea de huella hidrológica se origina del concepto de agua virtual. El agua virtual se define como el volumen de agua requerido para producir un bien o un servicio (16). Fue introducido por Allan en 1993 cuando estaba investigando la opción de “importar” agua virtual, en lugar de agua real. En los últimos años varios estudios han destacado la importancia de este mecanismo a la hora de conseguir la seguridad hídrica y alimentaria en regiones áridas y semiáridas (9; 17; 18) Se conoce como agua virtual a la cantidad de agua que se utiliza durante la elaboración de los productos, aunque la mayor parte no está contenida en éstos. De hecho, el contenido de agua de los productos es generalmente insignificante comparado con su contenido virtual. Otras definiciones enfatizan en que el AV se refiere al agua “contenida” en el producto, entendiendo como tal, no únicamente la cantidad física implícita en el producto, sino la cantidad de agua que ha sido necesario utilizar para generar dicho producto (16; 11; 19). Así definida, el agua virtual se configuraba como indicador físico en términos de agua de la producción de un bien o servicio. Este concepto es revolucionario en dos factores: 1) el agua virtual proporciona información sobre la cantidad de agua que necesitan no solo los productos agrícolas, sino también del resto de bienes y servicios. Así, se puede hablar de la cantidad de agua (en m3) que hay que utilizar para producir un kilo de arroz, un kilo de carne de cerdo, una cerveza, etc. 2) El otro elemento es que el AV llega a su máxima expresión cuando se relaciona con el comercio, facilitando información de los flujos de AV entre países. Así, se puede hablar del agua virtual exportada y el agua virtual importada. 11.

(20) Ya Fishelson G. (20) concluía que no resultaba muy inteligente exportar bienes para cuya producción había sido necesario consumir grandes cantidades de agua en aquellos países con problemas de escasez hídrica. Es así que este indicador posibilita la información necesaria para determinar los flujos comerciales en términos de agua. En la exportación de los países agrícolas la circulación de agua virtual ha aumentado regularmente, principalmente en los últimos cuarenta años. Se estima que aproximadamente el 15 % del agua utilizada en el mundo se destina a la exportación en forma de agua virtual (9). El 67 % de la circulación de agua virtual está relacionado con el comercio internacional de cultivos. Sin embargo, aún hoy con la notable carencia de este recurso, no se reconoce en el costo de los cultivo de alto valor o bajo valor en el comercio internacional, tampoco es contabilizado por las comunidades finales que lo consumen. A partir de aquí, se puede vislumbrar que en relación con los requerimientos del agua, se dispone de dos indicadores, el primero desde la perspectiva de la producción (agua virtual) y el segundo desde la perspectiva del consumo (huella hídrica). En esta investigación se utiliza solamente el indicador de la huella hídrica por ser el objeto de la investigación, sin embargo, es pertinente profundizar en la diferencia entre ambos términos por estar íntimamente vinculados. 1.2.2. Huella Hídrica de un proceso. Componentes.. La huella hídrica como indicador multidimensional, permite diferenciar entre el agua consumida según el lugar de donde provenga y el agua contaminada. Es así que distingue entre huella hídrica azul (HHazul), verde (HHverde) y gris (HHgris), la suma de estos componentes constituye la huella hídrica de un proceso. HH proceso = HHverde + HHazul+ HHgris = HHdirecta + HHindirecta El agua azul va a ser la que procede de ríos, lagos y acuíferos, el agua verde deriva de las precipitaciones que quedan retenidas en el suelo; ambas reflejan el consumo de este recurso natural y el agua gris será aquella que está contaminada. Cada uno de ellos tiene su aporte directo o indirecto en el proceso evaluado. (Anexo 3) 12.

(21) Esta distinción es importante pues poseen diferentes características en cuanto a coste de oportunidad e impacto hidrológico y medioambiental. 1.2.2.2. Huella del Agua Verde El agua verde es que la sostiene el ecosistema terrestre y se utiliza directamente para la producción de biomasa, esta se pierde en la evapotranspiración. Se refiere a la precipitación en la tierra que no escurre, ni recarga el agua subterránea, pero que es almacenada en el suelo o permanece temporalmente encima del suelo o de la vegetación. Eventualmente, esta se evapora o transpira a través de las plantas. La huella verde del agua (HHverde) es un indicador del uso humano del agua verde. La huella verde del agua es el volumen de agua de lluvia consumido durante el proceso de producción. La misma se puede calcular a partir de la evapotranspiración total del agua de lluvia por los campos y las plantaciones sumada al agua incorporada en la cosecha o en la madera cosechada. Es así que la HAV en un momento del proceso se puede calcular como: HHverde = Evaporación del Agua Verde + Incorporación del Agua Verde4 La consumición de agua verde en agricultura se puede medir o estimar con un sistema de fórmulas empíricas o de conveniente modelo de la cosecha, para estimar la evapotranspiración, basado en datos de entrada sobre características del clima, del suelo y de la cosecha. La evapotranspiración del agua verde y azul durante crecimiento de cosecha se puede estimar con el modelo de la FAO CROPWAT (21), empleando datos climáticos de la región de estudio. El modelo asume que no hay limitaciones del agua al crecimiento de cosecha. El mismo calcula los requisitos del agua de la cosecha (CWR) durante el integral del período de crecimiento bajo circunstancias climáticas particulares y la precipitación eficaz durante el mismo período. El requisito del agua de la cosecha es el agua necesaria para la evapotranspiración bajo condiciones ideales del crecimiento, medido del establecimiento a cosecha. Las condiciones ideales significan que el agua 4. Tomado de: (34). 13.

(22) adecuada del suelo es mantenida por la precipitación y/o la irrigación de modo que no limite crecimiento vegetal y cosecha. Básicamente, el requisito del agua de la cosecha es calculado multiplicando la evapotranspiración de la cosecha de la referencia (ETo) por el coeficiente de la cosecha (kc). Se asume que los requisitos del agua de la cosecha están cumplidos completamente, de modo que la evapotranspiración real de la cosecha sea igual al requisito del agua de la cosecha. Los efectos de las características que distinguen cultivos en campo de hierba son integrados en el coeficiente de la cosecha (kc). El coeficiente de la cosecha varía sobre la longitud del período de crecimiento. Los valores para el kc para diversas cosechas sobre la longitud del período de crecimiento se pueden tomar de la literatura (ej. Allen y otros, 1998) (22) La evapotranspiración mensual del agua verde coincide con la precipitación efectiva en el caso de que esta no supera las necesidades hídricas del cultivo. La evapotranspiración de agua azul se corresponde con el riego realizado. (23) Para obtener la precipitación efectiva, que corresponde al agua procedente de la lluvia que queda retenida en el suelo y que puede ser aprovechada por la planta. La misma puede ser estimada por diversos métodos a través del modelo CROPWAT. (24) La distinción entre huella azul y verde del agua es de suma importancia en el momento de calcular los costes hidrológicos, ambientales, económicos y sociales, pues no es lo mismo el uso de la superficie y del agua subterránea para la producción que los impactos y costes del uso del agua de lluvia. (25; 26) 1.2.2.1. Huella del Agua Azul Se entiende por agua azul, aquella que fluye de los ríos y acuíferos, sostiene los ecosistemas acuáticos y es accesible al hombre. La huella del agua azul (HAA) es un indicador del uso consumido del agua azul supuesta, es decir, superficie o agua subterránea fresca. El agua azul (HHazul) se puede consumir a partir de cuatro casos específicos: 1) el agua que se evapora; 2) el agua que se incorpora al producto; 3) el agua que no vuelve a la 14.

(23) misma cuenca hidrológica, se vuelve a otra cuenca o al mar o 4) por último, la que no vuelve en el mismo período, se retira en períodos de sequía y vuelve en períodos mojados. La evaporación es, por lo general, el componente más significativo. A menudo el consumo del agua está comparado con la evaporación, sin embargo, los otros tres componentes deben ser incluidos cuando son relevantes. Es así que el uso del agua azul no significa que el agua desaparece, pues esta permanece en un ciclo (Anexo 2) y vuelve siempre a alguna parte. La Huella del agua azul (HAA) en un paso del proceso se calcula como: HHazul = Evaporación del Agua Azul+ Incorporación del Agua Azul+ Flujo de vuelta perdido5 El último componente se refiere a la parte del flujo de vuelta que no está disponible para reutilizarlo dentro del mismo ciclo y el mismo período de tiempo, puede ser que sea descargado al mar o que retorne en otro período de tiempo. Cada componente del proceso puede ser medido. En el proceso de determinación de la HHazul se pueden distinguir entre diferentes fuentes de agua azul. La división más utilizada es la que se realiza entre agua superficial, el agua subterránea renovable y fósil. En la práctica, es a menudo muy difícil hacer la distinción debido a la falta de los datos. La unidad de la huella de proceso azul del agua es volumen del agua por la unidad de tiempo, ej. por día, mes o año. Cuando está dividida sobre la cantidad de producto que provenga del proceso, la huella de proceso del agua se puede también expresar en términos de volumen del agua por la unidad de producto. 1.2.2.3. Huella del Agua Gris. 5. Tomado de: (34). 15.

(24) El término de huella gris del agua (HHgris) fue introducido para expresar la contaminación del agua en relación a los volúmenes contaminados, y así compararlos con el consumo de agua que también se expresa en volúmenes. (25; 27) La HGA constituye un indicador del grado de contaminación del agua dulce y está asociado a cada fase del proceso. Consiste en el volumen de agua dulce que se requiere para diluir la carga de agentes contaminantes basados en estándares ambientales existentes de la calidad del agua. El término de HGA fue utilizado por primera vez por Hoekstra y Chapagain (25). En la actualidad han tomado auge los estudios de la huella gris, incluyendo a numerosos teóricos como: Van Oel y otros (28), Dabrowsky y otros (29), Aldaya y Hoekstra (30), Bulsink y otros (31) y Gerbens-Leenes y Hoekstra (32). Cuando los productos químicos o un agua residual se lanzan directamente en un cuerpo del agua superficial, la carga puede ser medida directamente. La HGA se calcula dividiendo la carga del agente contaminador (L en masa/ tiempo) por la diferencia entre el estándar ambiente de la calidad del agua para ese agente contaminador (cmax = nivel aceptable máximo de concentración en masa/volumen) y su concentración natural en el cuerpo del agua de recepción (cnat en masa/volumen) o a partir del volumen de efluente (Ef), la concentración de agentes contaminantes en el efluente (cef ) y la concentración natural (cnat) y la máxima permisible (cmax).. HHgris =.  ×  C − C  ef nat   C −C nat max. V ef. Cuando al producto químico se está aplicando directamente en el suelo, en el caso de procesos agrícolas, con el uso de fertilizantes o de pesticidas, puede suceder que solamente una fracción (α) se filtre en el agua subterránea o se escurra sobre la superficie a una corriente del agua superficial. En este caso, la carga del agente contaminador es la fracción de la cantidad total de productos químicos aplicados (AR) que alcanza el agua de tierra o superficial. La concentración natural (cnat) en un cuerpo del agua de recepción es la concentración en el cuerpo del agua que ocurriría si no 16.

(25) hubiera disturbio humano en la captación y el estándar ambiente de la calidad del agua para ese agente contaminador (cmax = nivel aceptable máximo de concentración en masa/volumen).. HHgris =. α × AR C −C max nat. 6. 1.2.3. Huella del agua de procesos, productos, individuos, territorios, negocios y de naciones. La huella hidrológica de una persona, territorio, negocio o país se define como el volumen total de agua dulce usada para producir los bienes y servicios consumidos por esa persona, territorio o país o producidos por el negocio. (33) Esta se puede calcular para cualquier grupo bien definido de consumidores o productores. En el siguiente esquema se refleja cómo se calcula la huella hídrica de los diferentes alcances. (34). Figura 1.1 Esquema general de cálculo de la Huella Hídrica.. 1.2.3.1. Huella del agua de un producto y una empresa.. La huella del agua de un producto se define como el volumen total de agua dulce que se utilice directamente o para producir indirectamente el producto. Es estimada 6. Tomado de: (34). 17.

(26) considerando la suma de las huellas del agua utilizadas en todos los procesos que involucra la cadena de producción y suministros. Expresa el volumen de agua consumida y contaminada en todas las etapas de producción. El procedimiento de contabilidad es similar a todas las clases de productos, sean los productos derivados del sector agrícola, industrial o de los servicios. La huella del agua de un producto se analiza en cada uno sus componentes (verde, azul y gris). Un término alternativo para la huella del agua de un producto es su contenido de agua virtual. La huella del agua se expresa generalmente en términos de m3/ton o L/kg. En muchos casos, cuando los productos agrícolas son contables, la huella del agua se puede también expresar como volumen del agua por unidad de producción. La huella del agua de un producto se puede calcular de dos maneras, una con el acercamiento de la cadena-adición o el acercamiento acumulativo de manera gradual, que da el mismo resultado en el extremo. En el acercamiento de la cadena-adición es más simple y se puede se puede aplicar solamente en el caso donde un sistema produce solamente un producto y no se toman en cuenta los aportes de agua virtual a lo largo de la cadena de suministros. En este caso particular, las huellas del agua que se pueden asociar a los varios pasos de proceso de producción se pueden atribuir específicamente a ese producto.. Figura 1.2: Diagrama de procesos en la huella hídrica de un producto.. 18.

(27) En este sistema de producción simple, la huella del agua del producto p (volumen/masa) es igual a la suma de las huellas de agua de los procesos considerados (volumen/tiempo) dividida por la cantidad de la producción del producto (p): k. HH PRODUCTO (p) =. ∑ HH s =1. PROCESO. ( s). P( p). En el método de acercamiento acumulativo de manera gradual el cálculo de la huella del agua de un producto se produce a partir de las huellas del agua de las materias primas de entrada, necesarias para el proceso de producción de ese producto, y la huella de proceso. En el caso donde se posee un producto entrando y un número de productos de la salida se necesita distribuir la huella del agua del producto de la entrada a sus productos separados.. Figura 1.3: Diagrama de procesos con varias materias primas y productos.. Si durante el proceso hay un cierto uso del agua implicado, la huella de proceso del agua se agrega a las huellas del agua de los productos de la entrada antes de que el total se distribuya sobre los varios productos de la salida. La huella del agua del producto (p) de la salida se calcula como:. 19.

(28) HH PRODUCTO (p) =. k. HH PROCESO ( p ) + ∑ s =1. HH PRODUCTO (i ) f`p(p, i). 7. Donde HH de un producto (p) es la suma la huella del agua de los procesos para el producto (p) de la salida y suma de todas las huella del agua de cada una de las materias primas (i) y la relación en los niveles de producción del producto (p) y la materia prima (i), expresados en el uso del agua por unidad del producto procesado (p) (volumen/masa). Para el caso de una empresa o negocio, la huella del agua de una empresa es igual a la suma de la huella hídrica de los productos finales que la empresa produce considerando el consumo. La huella del agua de un negocio consiste en dos componentes: el uso directo del agua del productor (para producir/manufacturar) y el uso indirecto del agua (en la cadena de fuente del productor y para las actividades de soporte). Según se observa en la figura 4, hay que considerar todos los aportes de agua virtual, lo que se considera como uso indirecto del agua a lo largo de la cadena productiva.. Figura 1.4: Huella Hídrica a través la Cadena de Suministros y producción.. De la huella hídrica total, más del 90% corresponde a la actividad agrícola, donde las diferencias en los sistemas de producción y las condiciones climáticas influyen en una mayor huella hídrica. (35) La huella hídrica de bebidas carbonatadas en botellas PET de 0.5 litros elaboradas en diferentes países a partir de azúcar de caña, azúcar de remolacha y sirope de fructuosa de maíz ascienden se encuentran entre los 150 a 300 L de agua. El aporte de la cadena de suministro es del orden del 99.7 y 99.8%, lo cual evidencia que la etapa agrícola 7. Tomado de: (34). 20.

(29) constituye la etapa fundamental en el consumo de agua de este producto. Los mayores valores de la huella hídrica corresponden con los calculados en Cuba, dado la significativa contribución de la huella verde. (36) Múltiples han sido las publicaciones que aparecen en la página web de la red de la huella hídrica. En la siguiente tabla se reportan las huellas hídricas para diferentes productos. Tabla 1.1: Huella Hídrica de diferentes productos. FUENTE: http//www.waterfootprint.org.. Producto. UM. HH (litros). Producto. Cerveza. 250 mL. 75. Jugo de naranja. Leche. 200 mL. 200. Café. 125 mL. Pan. UM. HH (litros). 200 mL. 170. Huevo. 40 g. 135. 140. Bolsa de papas fritas. 200 g. 185. 30 g. 40. Hamburguesa. 150 g. 2400. Pan + queso 30 g +10 g. 90. Camiseta de algodón. 500 g. 4 100. 70 g. 13. Piel vacuna. 8 000. Papa. 100 g. 25. Tomate. Vino. 125 mL. 120. Par de zapatos. 1.2.3.3. Huella del agua de un consumidor, territorio y una nación.. La huella del agua de un consumidor es igual a la suma de las huellas del agua de todos los productos consumidos por el mismo. Se refiere a la suma de uso de agua dulce tanto directo como indirecto. El uso directo es el agua utilizada en el uso doméstico y el indirecto la utilizada para producir los servicios y mercancías consumidos, este último puede ser estimado multiplicando todos los bienes y servicios consumidos por sus respectivos contenidos de agua virtual. La huella hídrica de un territorio o área geográficamente delineada es igual a la suma de las huellas del agua de todos los procesos que ocurren en el área 21.

(30) La HH de un país es la suma de las huellas del agua de sus habitantes. El primer componente refiere a la apropiación de los recursos de agua domésticos; el último a la apropiación de los recursos de agua en otros países. Tiene un enfoque de abajo hacia arriba, considera la suma de todos los bienes y servicios consumidos multiplicados por sus respectivos contenidos de agua virtual. El enfoque de arriba hacia abajo, se calcula como el uso de los recursos de agua domestica más el agua virtual bruta importada menos el agua virtual bruta exportada Se suele expresar en volumen de agua usado por año. Dado que no todos los bienes consumidos en un país son producidos en su territorio. Hoesktra y Champagain (12 pág. 11) definen la HH como un “indicador del uso de agua en relación al consumo de la población”. La huella hídrica para el caso de un país proporciona información sobre los flujos comerciales en términos de agua, por lo que se compone de dos partes: huella hidrológica interna, que se refiere al volumen de agua del país usada para producir los bienes y servicios consumidos por sus residentes; y la huella hidrológica externa, que equivale al volumen de agua usada en otros países para producir los bienes y servicios importados y consumidos por los residentes en el país de referencia. (33) Como la huella hídrica global se va a estimar mediante la suma de la huella hídrica interna (HH Interna). y la huella hídrica externa (HH Externa). (Anexo 4). HH Nación = HH Interna + HH Externa HH Interna = UAA + UAI + UAD - AVE HH Externa = AVI - AVEI Donde UAA (Uso de agua en la agricultura), UAI (Uso de agua en la industria), UAD (Uso de agua en el sector domestico), AVI (agua virtual contenida en las exportaciones), AVI (agua virtual contenida en las exportaciones) y AVEI (como el agua virtual exportada a otros países como resultado de la re-exportación de productos importados). Los datos referentes a la huella hidrológica de los países han ido variando conforme se han desarrollando las metodologías de cálculo. Los primeros estudios estimaron el flujo de agua virtual azul de cada país, relacionado con el comercio de productos agrícolas y de los productos ganaderos. 22.

(31) Los factores más determinantes en la huella hidrológica de un país son: el volumen de bienes y servicios consumidos, las costumbres en la alimentación y la dieta, el clima y las prácticas agrícolas (12). Chapagain y Hoesktra (12) publicaron un informe donde se mostraba el cálculo de la HH de todos los países del mundo. En este informe ya se contabiliza tanto el agua azul como el agua verde, aunque sin llegar a distinguirlas. Estos autores estiman que la huella hidrológica global es de 7.450 km3/año, equivalente a 1.240 m3/per cápita y año. La mayor parte se debe a los alimentos y otros productos agrícolas. Del total de agua consumida por los países, el 16% se destina al comercio internacional. Los productos que más contribuyen a la huella hídrica externa son: carne bovina, soja, trigo, cacao, arroz, algodón y maíz. (12) 1.2.4. Otros indicadores de evaluación de los recursos hídricos.. Adicionalmente a la huella hídrica y el agua virtual se han estado empleando en múltiples trabajos otros indicadores para evaluar el estado de los recursos hídricos como el Indicador de Índice Clásico de Disponibilidad (IcD), Estrés Hídrico (IEH) o Indicador de Presión Hídrica (IPH), Escasez de Agua (EA), Autosuficiencia de Agua (ASA), Dependencia de Agua Importada (DAI) que ofrece una idea sobre el balance entre el uso y los recursos de agua su evaluación y la comparación de la sostenibilidad del recurso agua en un territorio. (37) Índice Clásico de Disponibilidad (IcD). Es la cantidad de los recursos hídricos (potenciales o aprovechables) (m3 por habitante por año), sin considerar las capacidades para su uso en la economía, sociedad y la protección del medio ambiente, a partir de la infraestructura hidráulica creada a tal efecto (recursos hidráulicos disponibles). El indicador IcD se refiere principalmente a la riqueza del recurso agua de un país, a partir del comportamiento de las precipitaciones y sus condiciones climáticas generales que la determinan. Indicador de Estrés Hídrico (IEH) o de Presión Hídrica (IPH): Es el cociente resultante entre el volumen de agua utilizado en la economía, sociedad y la protección del Medio respecto a los recursos hídricos renovables totales. Valores por encima del 40% se. 23.

(32) estiman como de alto estrés hídrico. Está orientado a estimular el incremento de los volúmenes de agua usados para satisfacer las necesidades de un país. Tabla 1.2: Indicador del Estrés Hídrico. Tomado de: (37).. No Estrés. Bajo. De 0 hasta 0.1. De 0.1 hasta De 0.2 hasta De 0.4 hasta Mayor que 0.80 0.20. Medio. Alto. 0.40. Muy alto. 0.80. Escasez de Agua (EA): Es la expresión relativa al consumo de agua a partir de las disponibilidades de fuentes domésticas, se entenderá como el cociente de dividir la huella Hídrica (HH) entre el total de los Recursos Renovables de Agua (RRA), expresado en porciento (%).Es un indicador relativo del consumo de agua a partir de la disponibilidad de fuentes domésticas. Autosuficiencia de Agua (ASA): Es el indicador que muestra las capacidades de un territorio para la satisfacción de las demandas de agua domésticas de producción y sus servicios. Se calcula como el cociente de la Huella Hídrica Interna (HHi) entre su Huella Hídrica (HH). Su valor cercano al 100% indicará que el país asegura sus producciones y servicios con fuentes domésticas y cercanas a 0, si sus demandas provienen de agua importada. Dependencia de Agua Importada (DAI): Es el resultante de la división de la Huella Hídrica Externa (HHe) entre su Huella Hídrica (HH). Aporta información sobre la importación de productos y los flujos de agua virtuales. Tabla 1.3: Índices Clásicos Cuba. Tomado de: (37).. Cuba. RH Potenciales. RH aprovechables. RH disponibles. lcD(m3/hab/año). 3 400 (bajo). 2 140(bajo). 1. 220 (bajo). 1.3. Tratamiento de la huella del agua en Cuba. Las principales características del ciclo hidrológico cubano parten desde la misma geografía de la Isla como un Archipiélago que está formado por 1600 islas e islotes, 24.

(33) formado por cuatro grupo insulares siendo el más importante los Canarreos por encontrarse dentro del mismo la Isla de la Juventud. Los recursos hídricos en el país son gestionados a partir de un organismo estatal el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH) que surge a partir de la profunda sequía de los años 1961-1962 y el paso del ciclón Flora por el país. El desarrollo hidráulico en Cuba ha enfatizado en el aseguramiento de las crecientes demandas del recurso en las áreas de riego, en la satisfacción de las necesidades siempre crecientes del aumento demográfico y en el saneamiento. Todo ello ha contribuido con los altos niveles de salud, el desarrollo industrial y turístico, así como la protección al medio ambiente. La ubicación y las características físico-geográficas del país influyen en gran medida en el régimen hidrológico, en la distribución espacio-temporal de las precipitaciones y en la elevación del nivel del mar. Para el análisis de los principales componentes del ciclo hidrológico y su interrelación el INRH elabora un balance hídrico anual, donde muestra la interrelación entre demanda y la reserva de agua, a partir de datos que toman de las observaciones sistemáticas de su comportamiento. Para este balance (38) se toman en cuenta los volúmenes de precipitaciones, evaporación y transpiración, escurrimiento superficial y escurrimiento subterráneo. De acuerdo a fuentes publicadas (38), los recursos hidráulicos potenciales (PHP) del país se evalúan en un total de 38,1 km3 anuales, de ellos: 6,4 subterráneos en 165 unidades hidrogeológicas y 31,7 superficiales en 632 cuencas. Los Recursos Hidráulicos Aprovechables (RHA) se evalúan en 24 km3 anuales, correspondiendo el 75% a aguas superficiales y el 25% a las subterráneas, esto implica un Índice clásico de Disponibilidad (IcD) de 2 130m3 anuales por habitante. Mientras que los Recursos Hidráulicos disponibles ascienden a 13,65 km3, para un índice anual de 1 220 m3 por habitante.. 25.

(34) Este índice según la Organización de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente es clasificado como muy bajo. El desarrollo de la infraestructura hidráulica permite poner a la disposición de las demandas económicas, sociales y ambientales, el 57 % de los recursos aprovechables. (38) Para dar cobertura a la demanda de agua, el país cuenta con una infraestructura hidráulica compuesta por: • 239 Presas con una capacidad de embalse de 8,81 km3. • 730 Micropresas con capacidad de embalse de 0,60 km3. • 61 Derivadoras. • 12 Grandes Estaciones de Bombeo. • 1 511,6 km de obras de protección. • 788,4 km de Canales Magistrales, de ellos 464,4 km revestidos. El uso promedio del agua anualmente en el país se sitúa entre 5,50 y 6,70 km3 distribuidos en: • Agricultura 2,95 km3 (44 %). • Abasto a población 1,63 km3 (25 %). • Industria 0,41 km3 (6 %). • Otros, (ganadería, pérdidas, gasto ecológico etc.) (25 %). En el año 2006 la nación empleó para todos los usos un volumen de 6.72 km3 de agua, el riego agrícola y la industria consumieron el 64,8 %, la población el 25,3 % y el 9,9 % en otros consumos, esta estructura de uso de las aguas se corresponde con la de países que dependen fundamentalmente de la actividad agropecuaria. En la provincia de Villa Clara los Recursos Hídricos Potenciales (RHP) se evalúan en 2,68 km3, de ellos: 1,95 km3 corresponden a las aguas superficiales en 20 cuencas hidrográficas y 0,73 km3 a las aguas subterráneas distribuidas en un total de 14 cuencas hidrogeológicas, por otra parte, los Recursos Hidráulicos Aprovechables (RHA) están evaluados en el orden de 1,73 km3, correspondiendo a estos 1,24 km3 a las aguas superficiales y 0,49 km3 a las aguas subterráneas, los Recursos Hídricos Disponibles 26.

(35) (RHD) de acuerdo con nuestra infraestructura hidráulica creada alcanzan la cifra de 1.25 km3. (39) Para dar satisfacción a la demanda de agua, la provincia cuenta con una infraestructura hidráulica compuesta por: • 12 Presas con capacidad de embalse de 1,01 km3. • 70 Micropresas con capacidad de embalse de 0,04 km3. • 3 Derivadoras. • 2 Grandes Estaciones de Bombeo • 172,95 km de obras de protección. • 96,84 km de Canales Magistrales, de ellos 45,7 km revestidos. El uso promedio del agua anualmente en nuestra provincia se sitúa entre 0,49 y 0,68 km3 (40), distribuidos en: • Agricultura 0,2 km3 (34 %). • Abasto a población 0,1 km3 (15 %). • Industria 0,18 km 3 (30 %). • Otros, (ganadería, pérdidas, gasto ecológico etc.) (21 %). La huella Hídrica del país asciende a 1 712 m3 por habitante, con este valor Cuba se encuentra en el lugar 30 de 147 países, sin embargo, por delante de la misma se encuentran naciones con mayor densidad de población y extensión geográfica como Brasil , Venezuela y China (Anexo 5). (38) Este valor enfatiza en la necesidad de un uso más racional y de potenciar una elevada cultura ambiental e hídrica. Se hace visible la urgencia de establecer una estrategia para ejecutar acciones sistemáticas que eleven las disponibilidades relativas de agua, la eficiencia en el uso del riego y en el abastecimiento de la población. Es notable que los datos que existen en Cuba sobre la Huella hídrica son en muchos casos aproximados, donde el uso del indicador no refleja el total de recursos hídricos potenciales en relación a la cantidad de habitantes. Tampoco se manejan cifras 27.

(36) diferenciadas de la HH por empresas o comunidades, y mucho menos los valores que alcanza la HH cuando se desagrega en azul, verde o gris. 1.4. El software en la evaluación de la huella del agua.. El término de Huella hídrica es un concepto muy reciente en el panorama académico internacional, debido a su novedad todavía no existen aplicaciones informáticas que calculen de forma global este indicador. Básicamente los principales software que se dedican a esto son tres. A continuación se analizaran las principales características de los mismos y sus principales deficiencias. 1. El más conocido es el “Extended calculator” que aparece en la página oficial del waterfootprint.org, esta aplicación solo calcula la Huella Hídrica de una persona en relación con el consumo de su país. Como este cálculo se realiza por un valor aproximado que poseen de cada país al desagregar este al consumo hídrico de un individuo, continúa aproximándose cada vez más. 2. La Compañía de software Solid Forest se especializa en la implantación y desarrollo de soluciones para proyectos que requieran altos niveles de integración en entornos heterogéneos para los sectores Medioambiental, Industrial, Energético, Audiovisual y Servicios. La misma desarrolló una herramienta (Air.e) que permite calcular la huella de carbono. En su versión 2.0 incluye también el cálculo de la huella del agua, sin embargo, este cálculo se realiza solo para un individuo o país, sin incluir en la misma la huella hídrica de las comunidades, negocios o áreas geográficamente delineadas. 3. Otro de los software que permite el cálculo de la huella Hídrica es el desarrollado por la compañía Zerofootprint. Esta aplicación calcula la HH solamente de un hogar, teniendo en cuenta las dimensiones de la propiedad, la cantidad de agua utilizada para lavar, en la cocina y en el baño. Estos cálculos solo se realizan para dos países en específico, Canadá y Estados Unidos. Como se ha visto hasta aquí, los software que calculan la Huella Hídrica son bastante específicos, algunos se circunscriben a unos pocos países o si no se centran en el análisis individual o a nivel de nación sin que calculen el indicador en los niveles 28.

(37) intermedios. Además muchas veces el cálculo lo realizan a base de aproximaciones, lo cual no refleja la realidad del comportamiento de la huella del agua. Se han realizado otras aplicaciones, pero la mayoría parten de los arquetipos anteriores, por lo que los software analizado son los principales en el tratamiento del tema. En Cuba no existen aplicaciones informáticas que permitan determinar la HH, por lo que en la mayoría de los casos se establece un aproximado a partir de los datos ofrecidos por Acueducto y Alcantarillado. Es debido a esta situación que en el Balance realizado por el INRH sobre el comportamiento de este recurso en el año anterior, se sugiere como medida la introducción de tecnología que permita aplicar al caso cubano, con datos e informaciones precisas, los nuevos indicadores sobre disponibilidad del agua existentes en la literatura internacional, tales como la huella hídrica, el agua virtual y el indicador de estrés hídrico (38). 1.4.1. Herramientas y bibliotecas para el desarrollo del software. En este epígrafe se analizará un conjunto de herramientas y bibliotecas que se utilizaron en la realización del software. Todas estas tecnologías son de amplio reconocimiento en las empresas de software internacionales, además que permitieron crear un producto final con calidad y en los plazos establecidos. 1.4.1.1. Metodología de Desarrollo. Rational Unified Process(RUP) El RUP, es un proceso de desarrollo de software y junto con el Lenguaje Unificado de Modelado (UML), constituye la metodología estándar más utilizada para el análisis, implementación y documentación de sistemas orientados a objetos. Sus principales características se centran en: implementar las mejores prácticas en Ingeniería de Software, disciplinar la forma de asignar tareas y responsabilidades, administrar requisitos, usar arquitectura basada en componentes y controlar cambios y modelado visual del software. RUP posee tres características fundamentales: su desarrollo es iterativo e incremental, por lo que divide el proceso de desarrollo en ciclos, teniendo un producto final al 29.

(38) terminar cada ciclo. La segunda, es que está guiado por casos de uso. Un caso de uso será aquello que describe un fragmento de las funcionalidades del sistema que proporciona al usuario un resultado importante. Los casos de uso guían el diseño, la construcción y las pruebas del sistema, esto significa que guían el proceso de desarrollo. La tercera es, que está centrada en la arquitectura, lo que permite a los desarrolladores una mayor visibilidad del sistema, pues la arquitectura es una vista del diseño completo del software, con las características más importantes resaltadas, dejando a un lado los detalles. De esta metodología se utilizaron solo algunos artefactos de las fases de requerimientos, análisis y diseño e implementación. Los principales artefactos fueron el diagrama de casos de uso del sistema, el diagrama de clases del diseño, el diagrama de componentes y el diagrama de despliegue. 1.4.1.2. Herramienta de Modelado. IBM Rational Rose 7.0 IBM Rational Rose 7.0 es una herramienta de diseño orientada a objetos, que da soporte al modelado visual, es decir, que permite representar gráficamente el sistema, permitiendo hacer énfasis en los detalles mas importantes, centrándose en los casos de uso y enfocándose hacia un software de mayor calidad, empleando un lenguaje estándar común que facilita la comunicación. (41) Proporciona mecanismos para realizar la Ingeniería Inversa, es decir, que a partir del código se pueda obtener información sobre su diseño; adicionalmente permite generar código en diferentes lenguajes a partir de un diseño en UML, brinda la posibilidad de que varias personas trabajen a la vez, permitiendo que cada desarrollador opere en un espacio de trabajo privado que contiene el modelo completo y permite que tenga un control exclusivo sobre la propagación de los cambios en ese espacio de trabajo. El desarrollo es un proceso iterativo, que comienza con una aproximación del análisis, diseño e implementación para identificar los riesgos y probar el sistema, cuando la implementación pasa todas las pruebas que se determinan, se añaden los elementos modificados al modelo y una vez modificado el modelo se realiza la siguiente iteración. (41) 30.