M20S2 Actividad Integradora: Proyecciones

Actividad integradora: Proyecciones 

Alumno: Elber González López
Facilitadora: Ana Ma. Olvera García
Modulo 20 Semana 2
Grupo: M20C4G6-66

¿Qué hacer?

1. Retoma el problema de contaminación del agua. De la actividad integradora 1. Contaminación química de un cuerpo de agua, retoma el problema planteado y prepárate para realizar una investigación más amplia.

2. Investiga sobre el uso de modelos matemáticos para resolver problemas de contaminación del agua. Guíate respondiendo las siguientes preguntas:

a. ¿Por qué y para qué sirven los modelos matemáticos en los problemas relacionados con la contaminación del agua? 

Primeramente diremos que estos modelos son representaciones matemáticas de los procesos que afectan los constituyentes del cuerpo de agua. Estos modelos nos sirven para poder estimar la cantidad de nutrientes en el agua, el oxígeno contenido, los sedimentos que genera, la eutrofización que se genera en ella, temperatura y efectos que tiene sobre el cuerpo de agua, así como la cantidad de nitratos, sulfatos, amonios y otras sustancias nocivas que impiden el sano desarrollo del ecosistema acuático y terrestre 

cercano. Además estos modelos matemáticos nos ofrecen información certera en cuanto a variables y parámetros que nos ayuden a poder planificar y realizar proyecciones para mitigar el daño en ellos causado.

b. ¿Qué factores son los que hay que tomar en cuenta para elegir un modelo matemático que te ayude a resolver el problema de contaminación del agua? Primordialmente y dentro de los factores a tomar en cuenta están las características físicas del objeto del estudio, el volumen e intervalos de tiempo de la captación y desfogue del agua, además el destino que se dará al agua captada. A esto hay que agregar que algunos modelos nos pueden aportar datos con soluciones algebraicas. Por lo que el monitoreo de estas aguas residuales se convierte en esencial para la implementación y operación exitosa de sistemas de recuperación de aguas; pues además nos ayudan a localizar ciertos puntos de vulnerabilidad y que requieren de manejos especiales.

Resumiendo un poco mas estos factores los ordenaríamos de la siguiente manera:

·      

  Cargas de contaminantes, magnitud del daño e impacto ecológico.

· Escalas de tiempo y espacio.

· Condiciones geomorfológicas, hidrodinámicas e hidrológicas.

· Obtención del conducente de las transformaciones de los parámetros biológicos, químicos y físicos.

Por último también recurrir a la magnitud del cambio con respecto al tiempo.

c. ¿Qué tipos de modelos hay que se apliquen al estudio de la calidad del agua? Sabemos de la existencia de varios modelos que se pueden aplicar para mejorar el resultado final de estos estudios a cualquier cuerpo de agua; Siendo cada uno de estos modelos específicos para resolver diferentes tipos de problemáticas de acuerdo al resultado final que se prevé.

El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS), agencia especializada de la Organización Panamericana de la Salud (OPS), a través de su División de Salud y Ambiente (HEP), ha desarrollado y aplicado modelos matemáticos de calidad del agua.

Se encuentran disponibles los siguientes:
· Nuevo Modelo matemático RIOS EP
· Ríos IV
· Multi-SPM
· SPAM
· WASTOX
· LACAT
· CLARK

Estos mismos modelos pueden ser:

·    Dinámicos.- Nos proveen de información acerca de la calidad del agua, la cantidad y la dirección y/o distancia.(aguas de descarga)

·      Estacionarios.- Estos son de menor grado de dificultad y a un menor costo de aplicación  que los modelos dinámicos; suponen variación sobre el espacio, aunque no consideran cambios en el tiempo; como lo son las descargas continuas y constantes. Se consideran un poco menos efectivos que los modelos dinámicos.

·        Unidimensionales .- Cantidad y calidad de aguas superficiales.

·       Bidimensionales .- Geoquímica (química de los sedimentos).

·       Tridimensionales .- Cantidad y calidad de aguas subterráneas.

Estos modelos a su vez son elegidos según sea la problemática a tratar en el cuerpo de agua, por lo que para nuestro objeto de estudio (Rio San Pedro. Aguascalientes, Ags.); elegimos los modelos unidimensionales y dinámicos; repito esto es por sus características.

Otra constante es que con el andar del tiempo estos modelos han sido mejorados según hayan funcionado, lo cual indica el latente trabajo que se lleva a cabo para su integral funcionamiento y mejoras a los sistemas matemáticos y programación.

3. De los diferentes tipos de modelos matemáticos que investigaste escoge dos ejemplos, señalando las diferencias y su uso específico.

Nombre del Modelo	Como Funciona	Aplicación
Modelo dimensional SPAM	Modelo matemático de calidad de agua de estado permanente, segmentos finitos y multidimensional para oxígeno disuelto, DBO carbonácea y nitrogenada, coliformes y análisis simplificados de sustancias tóxicas conservativas y no conservativas en aguas superficiales. Elaborado por Hydroqual (1984), Mahwah, N.J., Estados Unidos.	Considera la geoquímica (química de los sedimentos),  este se puede aplicar a cuerpos de agua en los que se busca un problema específico al cual se pretende dar solución, se toman en cuenta las características fundamentales de nuestro objeto de estudio (ubicación geográfica), propiedades (minerales, nutrientes de la tierra y elementos químicos contenidos en ella) y factores que alteran la composición del agua (temperatura, fauna, reacción entre todos estos elementos). Debido a los materiales contaminantes que llegan al cauce del rio San Pedro, esta también sería una buena opción para controlar la calidad de sus aguas.
Modelo unidimensional Multi-SPM	Modelo matemático de calidad de agua de estado permanente y unidimensional para oxígeno disuelto, DBO carbonácea y nitrogenada y toxicidad amoniacal en ríos. Este modelo es fácil de usar, permite interacción con el usuario y tiene capacidad gráfica. Elaborado por LTI, Limno-Tech., Inc. (1992) para la EPA.	Se basa en la cantidad y calidad de aguas superficiales, se puede aplicar a las aguas de embalse, toma en cuenta los nutrientes que posee, la toxicidad del agua, las especies que lo habitan, los sedimentos que se producen y la procedencia del agua de escorrentía, permite la interacción con el ser humano y la posibilidad de realizar un estudio de manera gráfica; por estas razones considero que su aplicación se ajusta a las características del caso específico que analizo en mi investigación, el rio San Pedro.

Parámetros a utilizar en nuestra investigación acerca del rio San Pedro

PARAMETROS	TECNICA DE DETERMINACION
Ph	Método potenciometrico
Temperatura	Método visual con termómetro
Conductividad Eléctrica	Método de medición directa
Sólidos sedimentables	Método directo del cono imhoff
Sólidos suspendidos totales	Método fotométrico
Sólidos disueltos totales	Método gravimétrico
Nitrógeno como nitratos	Método de la reducción de cadmio
Nitrógeno amoniacal	Método de Nessler
Fosforo como fosfatos	Método del acido ascórbico
Fosforo como ortofosfatos	Método del molibdovanadato
Grasas y aceites	Método gravimétrico de extracción de soxhlet
Detergentes (surfactantes anionicos o sustancias activas al azul de metileno	Método fotométrico del cristal violeta
Demanda bioquímica de oxigeno	Método manométrico
Demanda química de oxigeno	Método de digestión en reactor
Coliformes totales	Método del numero más probable (Técnica de fermentación en tubos múltiples y procedimiento prueba de confirmación de coliformes)

4. Analiza y explica cuál de los modelos matemáticos que investigaste, sirve para desarrollar tu tema e incluye cómo es que los modelos matemáticos influyen en el deterioro o mejora de los recursos naturales y de qué dependen en tu caso de investigación.

Considero que la mejor opción para vigilar y corregir las condiciones actuales del agua en el rio San Pedro, es el modelo bidimensional (geoquímico), por la naturaleza de las actividades de esta población y el estado actual de la composición química del agua; al utilizar este modelo se puede intentar en pruebas aisladas obtener reacciones favorables mediante la utilización de sustancias que ayuden a balancear y reducir los químicos presentes en el agua (actualmente en el cauce se detecta presencia de arsénico, mercurio y altas concentraciones de amoniaco, sustancias que como sabemos son dañinas para la biota y la salud humana).

5. A manera de conclusión, responde a la siguiente pregunta: ¿Qué proyecciones se pueden obtener del modelo que escogiste?

Antes que todo se pueden planificar plazos en cuanto a la desintoxicación del agua, los costos que generaría el clorificado, el desazolve y  la purificación de la cuenca, al igual que permitiría detectar el origen, las posibles causas y las fuentes de contaminación que se deben vigilar y corregir, los efectos secundarios que generaría al ecosistema local la transformación de la química actual del cuerpo de agua y el porcentaje de éxito del proyecto. Además de sentar antecedente y adquirir experiencia en cuanto al manejo correcto y sustentable de este y los subsecuentes cuerpos de aguas que se planearan limpiar.  

Nota: Incluye tus fuentes de consulta: electrónicas, bibliográficas o de otro tipo (personas, investigaciones, notas periodísticas, entre otras).

6. Integra tus preguntas, ejemplos, modelo elegido y conclusiones, guárdalas en un documento de procesador de textos y sube tu archivo a la plataforma con el siguiente nombre:

Apellidos_Nombre_M20S2_proyecciones

Referencias:

Varios autores. (2015). Modelos de la calidad del agua. Entre los días 02 y 07 de Abril del 2018, de Flownet Sitio web: http://www.flownet.co/servicios/desarrollo-de-modelos-matematicos-para-la-gestion-del-agua/modelos-de-calidad-del-agua

Varios autores y programadores. (1995). Contaminación del Agua. Entre los días 02 y 07 de Abril del 2018, de CEPIS Sitio web: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan/modemate/modemate.pdf

Gidahatari. (04 de 11 de 2012). Slide Share. Obtenido de Calidad del Agua - Perspectiva Global - Tipos de Modelos: https://es.slideshare.net/gidahatari/sesion22-revisin-de-los-modelos-de-calidad-de-agua-15155893

Gutiérrez, A. E. (01 de 2009). Scielo.org. . Entre los días 02 y 07 de Abril del 2018, Obtenido de Las matemáticas limpian el agua: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-77422009000100014

Vejarno, W. C. (s.f.). Bibliovirtual.miambiente.gov.co.Entre los días 02 y 07 de Abril del 2018, Obtenido de Modelos Matemáticos de Simulación de la Calidad del Agua en Colombia. Principios y Aplicaciones: http://biblovirtual.minambiente.gov.co:3000/DOCS/MEMORIA/MMA-0013/MMA-0013-CAPITULO6.pdf

VELÁZQUEZ, C. M. (07 de 2013). Apache Software Foundation. Entre los días 02 y 07 de Abril del 2018, Obtenido de Tesis: Modelos Matemáticos de Calidad del Agua en Lagos y Embalses: http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/3153/Tesis.pdf?sequence=1

¿Como hacer un modelo matemático?, Modelos de la calidad del agua, y contaminación del agua; documentos en formato p.d.f. proporcionados por la facilitadora Irma Hernández Martínez.

Imagen obtenida de google.