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