Que 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:
Los modelos matemáticos son usados para evaluar que planes alternativos de ingeniería para el control y el manejo en la calidad del agua, se pueden emplear modelos matemáticos que estén relacionados con las entradas de aguas residuales con la calidad del agua del cuerpo que la recibe a este le denominamos cuerpo receptor. Diversos grados de tratamiento tales como:
· La reubicación de los puntos de descarga de las aguas residuales
· El aumento de los flujos mínimos.
· Los sistemas de tratamiento de agua residuales.
· Los sistemas de tratamiento regional vs plantas múltiples.
Todas ellas constituyen solo algunas de las alternativas especificas cuya influencia sobre la calidad del agua receptora puede evaluarse mediante una aplicación de modelos de calidad del agua.
Estos modelos pueden ayudar a evaluar el beneficio relativo que se obtiene para la calidad del agua mediante la eliminación de diferentes componentes de los contaminantes. Estos modelos matemáticos de calidad del agua los podemos clasificar de acuerdo con sus niveles de complejidad.
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?
Los parámetros que se deben tomar en cuenta para realizar un modelo matemáticos son los siguientes:
· El tipo de problema de calidad del agua que se desea resolver.
· Las características del cuerpo de agua.
· La disponibilidad de datos observados, históricos y actuales sobre la calidad del agua
· La disponibilidad de datos sobre las descargas de aguas residuales.
· El tipo de riesgo para la salud pública.
· El ambiente relacionado con el área.
· La gamma disponible de opciones, de estrategias y el tiempo.
· Los recursos financieros disponibles.
| Tipos de modelos matemáticos | |
| Modelos | Características y aplicación |
| Heurísticos | Se basan en las causas o mecanismos naturales que originan al fenómeno en estudio, por lo que se trabaja bajo un enfoque teórico o deductivo. Se incluye el uso de relaciones teóricas y principios de organización. |
| Empíricos | Se utilizan observaciones directas o resultados experimentales, es decir que se trabaja de manera inductiva. Comúnmente se utilizan técnicas de regresión para obtener el factor de asimilación, siente este la relación entre las descargas y la concentración, de forma estadística |
| Los modelos también se pueden clasificar según su tipo de representación ya que pueden tener diferentes denominaciones dependiendo si se desea resultados de tipo cualitativo o cuantitativo. | |
| Cualitativo o conceptuales | Suelen representarse por medio de figuras, graficas, símbolos y descripciones cualidades no numéricas, casi siempre, ya que el objeto en estudio puede ser la dirección que tomara el sistema o si aumentara o disminuirá alguna magnitud sin importar la magnitud concreta. |
| Cuantitativos o numéricos | Representan de manera numérica el proceso físico o los cambios cuantitativos del sistema utilizando ecuaciones y algoritmos matemáticos que relacionan parámetros numéricos. |
c. ¿Qué tipos de modelos hay que se apliquen al estudio de la calidad del agua?
3. De los diferentes tipos de modelos matemáticos que investigaste escoge dos ejemplos, señalando las diferencias y su uso específico.
El primer modelo que escogí es el modelo matemático LACAT el cual es empírico y cuantitativo. Y a continuación describo el método.
El modelo matemático LACAT desarrollado por CEPIS (2001), se basa en el P como nutriente limitante, para la evaluación de estados tróficos y el manejo de macronutrientes en lagos/embalses tropicales.
La Figura 1 presenta una clasificación de los lagos basada en la relación entre la concentración de P que ingresa y el tiempo de residencia del agua.
Figura 1 Clasificación de los lagos basada en la relación entre la concentración de fósforo entrante y el tiempo de residencia del agua (Tw), de acuerdo con Kiely (1999)
El modelo LACAT predice la respuesta trófica de lagos/ embalses tropicales a cambios en la concentración de fósforo total, basado en dos tipos de relaciones:
a. La ecuación de balance de masa:
Donde:
b. Ecuaciones totalmente empíricas desarrolladas aplicando análisis de regresión lineal múltiple:
Donde: CONS, A, B, y C son constantes.
El segundo modelo matemático CLARK, considero que es empírico y cuantitativo dado que:
Este modelo matemático sirve para calcular el aporte de nutrientes a lagos, basado en los datos de campo de los tributarios. El programa es interactivo. Elaborado por Sonzogny, W.C. et al. (1978). Great Lakes Tributary Loadings, EPA y U.S. Task D. Committee.
Y su uso es:
La medición del nivel de nutrientes y oxigeno del agua de los cenotes, lagos o embalses.
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.
El modelo matemático que escojo para describir es el modelo LACAT dado que este analiza a conciencia los niveles de fosforo que existe en los vasos lacustres tales como los cenotes, estos se ven directamente afectados dado que no tienen una manera de poder depurar o tener un movimiento constante de agua como los ríos o mares por lo tanto su condensación de fosforo es mas alta conforme se vaya contaminando más.
Tanto el nitrógeno como el fosforo tienen un papel fundamental en el colapso del carbono por microbios e insectos que habitan en los cenotes
5. A manera de conclusión, responde a la siguiente pregunta: ¿Qué proyecciones se pueden obtener del modelo que escogiste?
Los modelos matemáticos de calidad de agua nos pueden servir como herramientas imprescindibles para el planteamiento del uso de recursos hídricos para prevenir el impacto de panes de ingeniería para el control y manejo del medio ambiente.
La selección del tipo de modelo matemático a aplicarse depende del problema que tenga el vaso lacustre y de las inversiones que se proponen
Se destaca la importancia de establecer una base confiable de datos tanto de la calidad de agua del cuerpo de agua receptor como de las fuentes contaminantes para el procedimiento de calibración y verificación de modelos más complejos.
Trabajos citados
Aqualia. (s.f.).
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS). (s.f.). Obtenido de http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan/modemate/modemate.pdf
Espinoza, C., Marquez, K., & Rodriguez, J. (Abril de 2012). Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V. Centro Interamericano de Desarrollo e Investigación Ambiental y Territorial, Universidad de Los Andes, 27(4), 33-42. Obtenido de http://saber.ucv.ve/ojs/index.php/rev_fiucv/article/view/5133/4941
Peña Salamanca, E. J., Cantera Kintz, J. R., & Muñoz, E. (Septiembre de 2012). Evaluación de la contaminación en ecosistemas acuaticos. Universidad Autonoma de Occidente, 311.
Rivera Zavaleta, Y. (2005). Modelos de calidad del agua. (D. d ingenieria, Ed.) Buenavista, Saltillo, Coahuila: Autonoma Agraria "Antonio Narro".
Vidal, R., Martínez, F., & Ayza, M. (1994). Ingenieria del Agua. 1(3), 14. Obtenido de https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099/4203/article5.pdf
