PROYECCIONES ACTIVIDAD INTEGRADORA

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?

Con el fin de evaluar los planes alternativos de ingeniería para el control y manejo de la calidad del agua, pueden emplearse modelos matemáticos que relacionen las entradas de aguas residuales con la calidad del agua del cuerpo receptor. Los diversos grados de tratamiento, la reubicación de los puntos de descarga de aguas residuales, el aumento de los flujos mínimos, los puntos de descarga de aguas residuales, el aumento de los flujos mínimos, los sistemas de tratamiento, la reubicación de los puntos de descarga de aguas residuales, el aumento de los flujos mínimos, los sistemas de tratamiento regional vs. Plantas múltiples, constituyen algunas de las alternativas específicas cuya influencia sobre la calidad del agua receptora pueden evaluarse mediante la aplicación de los modelos de calidad del agua. Los modelos pueden ayudar también a evaluar el beneficio relativo que se obtiene para la calidad del agua mediante la eliminación de diferentes competente de los contaminantes.

Los factores que influyen sobre el grado de complejidad del modelo incluyen el tipo de problema de calidad del agua que se desea resolver, las características del cuerpo del agua, la disponibilidad de datos observados, históricos, y actuales sobre la calidad del agua y sobre las descargas de aguas residuales, los riesgos para la salud pública y el ambiente relacionados con el área, la gama disponible de opciones y de estrategias y el tiempo y los recursos financieros disponibles.

Los modelos matemáticos de calidad de agua se pueden 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?

El agua es necesaria para cultivar y procesar alimentos, también brinda energía a la industria con el objeto de satisfacer a una población en constante crecimiento. La gestión inadecuada de las aguas residuales urbanas, industriales y agrícolas, conlleva a que el agua que beben cientos de millones de personas se vea peligrosamente contaminada o polucionada químicamente. La contaminación del agua también provoca que parte de los ecosistemas acuáticos terminen desapareciendo por la rápida proliferación de algas invasoras que se nutren de todos los nutrientes que les proporcionan los residuos.

Geomorfología

Los factores desencadenantes de esos procesos se cuentan los siguientes: factores geográficos (el relieve, el clima, el suelo y los cuerpos de agua, la temperatura, el viento, el hielo, son todos factores que contribuyen al modelado del relieve y que además favorecen procesos de erosión).

Hidrológica

Los dominios de la hidrología incluyen la hidrometeorología, la hidrología superficial, la hidrogeología, la administración del drenaje y la calidad del agua. La oceanografía y la meteorología no están incluidas porque en ellas el agua es sólo uno de muchos aspectos importantes.

La investigación hidrológica es útil en cuanto que nos permite entender mejor el mundo en el que vivimos, y también proporciona conocimientos para la ingeniería ambiental, política y planificación.

Hidrodinámica

La hidrodinámica, estudia los fluidos en movimiento, este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo y que está regido por el PRINCIPIO DE BERNOULLI.
La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

Cargas contaminantes, su magnitud e impacto

Potenciales impactos ambientales
Los contaminantes de las aguas servidas municipales son los sólidos suspendidos y disueltos que consisten en materias orgánicas e inorgánicas, nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, y micro organismos patógenos.

Cuando las aguas servidas son recolectadas pero no tratadas correctamente antes de su eliminación o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en el punto de descarga. Si dicha descarga es en aguas receptoras, se presentarán peligrosos efectos adicionales (p.ej. el hábitat para la vida acuática y marina es afectada por la acumulación de los sólidos; el oxígeno es disminuido por la descomposición de la materia orgánica; y los organismos acuáticos y marinos pueden ser perjudicados aun más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta los organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias). Si la descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de nutrientes puede ocasionar la eutrofización, con molestosa vegetación que puede afectar a las pesquerías y áreas Recreativas. Los desechos sólidos generados en el tratamiento de las aguas servidas (grava, cerniduras, y lodo primario y secundario) pueden contaminar el suelo y las aguas si no son manejados correctamente.

Cinética de las transformaciones de los parámetros físicos, químicos y biológicos y la magnitud del cambio respecto al tiempo.

Para la mayoría de ecosistemas terrestres, el suelo es el escenario o el medio físico-
químico en el que se desarrolla la vida. El suelo es un componente ambiental que por su
origen, formación y evolución no puede ser aislado del entorno que lo circunda. Es frágil, de
difícil y larga recuperación y de extensión limitada. Por ello, tanto el uso inadecuado como el
cambio de usos o su sobreexplotación por actividades de muy diversa índole, pueden
contribuir a la degradación de este recurso natural no renovable a corto plazo que se utiliza
para satisfacer necesidades humanas de interés económico y social.

Escalas de tiempo y espacio

El concepto de escala denota la resolución dentro del intervalo de una cantidad medida. En otras palabras, se refiere a la dimensión espacial o temporal de un sistema. Esta idea vale para lo espacial y lo temporal; de allí la conveniencia de manejar ambas como componentes inseparables en investigación socio ambiental. Lo espacial y lo temporal son inherentes a los temas objeto de la preocupación socio ambiental. Por lo tanto, las escalas (o bien las resoluciones espacial y temporal) deben formar parte de las condiciones de contorno de los sistemas en estudio.

Lo temporal es un ingrediente en el modelamiento de situaciones hipotéticas (o bien ocurrencias probables en el futuro), y el proceso de investigación por el cual podemos atacarlo es la detección del cambio y el monitoreo. La diferencia entre uno y otro es que el monitoreo (o seguimiento) supone algún tipo de modelo explicativo. El enfoque suele denominarse globalmente como multitemporal

C. ¿QUÉ TIPOS DE MODELOS HAY QUE SE APLIQUEN AL ESTUDIO DE LA CALIDAD DEL AGUA?

Soluciones analíticas:
aplicables en: corrientes y ríos.

Soluciones numéricas, segmentos finitos:
aplicables en: estuarios lagos  océanos.

Modelo dinámico

Los modelos pueden ser de estado dinámico o estacionario. Los dinámicos proveen información acerca de la calidad del agua tanto en la dirección (o distancia aguas abajo de una descarga) como en el tiempo.

Modelo estacionario

Los estacionarios suponen que existe variación sólo en el espacio (no existen cambios de los indicadores en el tiempo), como por ejemplo una descarga continua y constante. Estos son de menor grado de dificultad y de menor costo de aplicación que los modelos dinámicos. La comisión antes mencionada dice que los parámetros a modelar, al igual que el tipo de modelo a emplear, deben ser identificados antes de iniciar la aplicación del mismo. Debe tenerse presente que modelar un gran número de parámetros puede resultar no sólo muy laborioso sino también en muchos casos redundante e innecesario.

Los modelos pueden ser uni, bi o tridimensionales dependiendo de las características físicas del medio a simular, tal como se describe a continuación:

 Modelos unidimensionales:
 se utilizan generalmente para representar flujos de agua en ríos siendo la dirección considerada el sentido del escurrimiento.
 Modelos bidimensionales:
 se utilizan para ríos de gran ancho, en los cuales las concentraciones de contaminantes varían de un lado de la ribera al otro. En estos casos se usa un sistema cartesiano de coordenadas, en el cual una de ellas corresponde al sentido del flujo y la otra a la dimensión lateral.
 Modelos tridimensionales:
estos encuentran aplicación en estudios de aguas subterráneas y en sistemas más complejos de aguas superficiales. Requieren de mayor información que los modelos uni y bidimensionales y también mayor tiempo computacional, por lo que su uso se restringe a problemas de gran magnitud cuando se dispone de recursos suficientes para su aplicación.

Modelos matemáticos CEPIS

RÍOS IV: Modelo matemático de calidad del agua de estado permanente y unidimensional para oxígeno disuelto, DBO carbonácea y nitrogenada, coliformes y análisis simplificados de sustancias tóxicas conservativas y no conservativas en ríos. Tiene la capacidad de analizar situaciones anaeróbicas. Permite interacción con el usuario y tiene capacidad gráfica. Reemplaza a RIOS II, RIOS III y SIMOX. Elaborado por el CEPIS (1995).
 MULTI-SMP: 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.
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.
 WASTOX: Modelo matemático variable en tiempo y multidimensional para la evaluación de sustancias tóxicas en aguas superficiales. Elaborado por el Manhattan College (1994), Nueva York, N.Y., Estados Unidos, para la EPA.
 LACAT: Modelo matemático simplificado para la evaluación de estados tróficos y el manejo de macro nutriente en lagos/embalses cálidos tropicales. El programa es interactivo con el usuario. Elaborado por el CEPIS (1990).
CLARK: Modelo matemático 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.

3. DE LOS DIFERENTES TIPOS DE MODELOS MATEMÁTICOS QUE INVESTIGASTE ESCOGE DOS EJEMPLOS, SEÑALANDO LAS DIFERENCIAS Y SU USO ESPECÍFICO.

MODELO	CARACTERISTICAS	USO	DIFERENCIAS
WASTOX	El componente de la cadena alimentaria de WASTOX que se describe aquí es un modelo generalizado para estimar la absorción y eliminación de sustancias químicas tóxicas por parte de los organismos acuáticos.	Modelo matemático variable en tiempo Para grandes ríos con concentraciones de contaminantes variantes de lado a lado	multidimensional para la evaluación de sustancias tóxicas en aguas superficiales
MULTI-SMP	Este modelo es fácil de usar, permite interacción con el usuario y tiene capacidad gráfica	Modelo matemático de calidad de agua de estado permanente	unidimensional para oxígeno disuelto, DBO carbonácea y nitrogenada y toxicidad amoniacal en ríos

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 que mas aplica para mi investigación por las generalidades a las que se refiere es el modelo de spam ya que es un 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.

Y  me da un análisis con solución numérica para la laguna de zumpango ya que así puede dar muchos más beneficios y soluciones comprensibles  para nuestro nivel de conocimiento.

5. A MANERA DE CONCLUSIÓN, RESPONDE A LA SIGUIENTE PREGUNTA: ¿QUÉ PROYECCIONES SE PUEDEN OBTENER DEL MODELO QUE ESCOGISTE?

Para el modelaje de la calidad del agua en los lagos y embalses existen tres características importantes que debemos tomar en cuenta ya que éstos que facilitan su estudio; esto es, su origen, su forma y su tamaño.
Antes de ejecutar un programa para satisfacer una necesidad humana es conveniente construir un modelo matemático a fin de representar simbólicamente los elementos de la situación o problema que se tiene en la realidad.
Los modelos matemáticos son utilizados con el propósito de representar cada uno de los conceptos y variables que intervienen en un proceso mediante expresiones matemáticas. Se componen de ecuaciones y proposiciones que intentan representar las relaciones entre variables y parámetros de un cuerpo de agua.

Para este trabajo en específico el modelo de spam nos ayuda a conocer realmente las condiciones en que se encuentra nuestro cuerpo de agua y dar soluciones para eliminar las sustancias químicas que se ubican en este lugar y así obtener una proyección para resolver esta situación a corto plazo.

BIBLIOGRAFIA

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