Etiquetas

Modelo matemático para ayuda de la problemática

 

Fuente: VICE



Universidad Autónoma del Estado de México

Plantel Isidro Fabela Alfaro



Contaminación del rió Lerma y el modelo matemático que ayude a la limpieza de este.

Por el Equipo 3 del 503 bajó la supervisión de Ricardo González Miranda

Integrantes:

  • Liliana Ariadna Flores González


  • Kevin Gamaliel Páez Vences


  • Angel David Solís González


  • Fernando Tellez González

  • Neftalí Uziel Villada López




Introducción: Contaminación del río Lerma.

El río Lerma, ubicado en México y pasando por cinco estados naciendo en el Estado de México y terminando en Jalisco, es el río-lago más grande al interior de México, teniendo una longitud alrededor de 750 km, siendo utilizado como recurso natural y cultural muy importante para los grupos poblacionales que podemos encontrar alrededor de estas zonas desde tiempos del México prehispánico; en Estado de México, este atraviesa Amoloya del Río, San Antonio La Isla, Santiago Tianguistenco, Texcalyac, Atizapán de Santa Cruz, Capuhuac, San Mateo Atenco, Metepec, Lerma, Toluca, Otzoloyepec, Temoaya, Almoloya de Juárez, Ixtlahuaca, Jocotitlán, Atlacomulco y Temascalcingo de Estado de México.


Contaminación del río Lerma.

Este río es considerado como uno de los más contaminados de todo México desde el inicio de la industrialización en México, siendo usado como lugar de desecho para farmacéuticas, fábricas, industria automotriz, de reciclaje e incluso para los pobladores, con una concentración de metales, químicos, plásticos y basura variada. Según una investigación del Instituto Tecnológico de Toluca (ITTol), el 60% de residuos por industria son depositados en el río sin tratamiento alguno mientras que solo el 40% del río recibe un tratamiento superficial.

Según la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), esto no es unico del rio Lerma, alrededor del 70% del agua potable en México está contaminada, siendo 30% extremadamente contaminada, incapaz de considerarse potable, llena de metales sumamente peligrosos y venenosos, como el plomo, el arsénico, el mercurio, el cadmio, el cianuro o el niquel en diferentes concentraciones.

Un investigador de la facultad de ingeniería en la Universidad Autónoma del Estado de México, Luis Eduardo Mejía Pedrero, investigó acerca de cómo estos metales se ven afectados por la radiación solar cada vez mayor debido a la concentración de dioxinas en el ambiente de la zona, facilitando la oxidación de estos metales encontrados en el río. Combinando la basura que se encuentra por parte de lo pobladores: Bolsas y costales rellenos de bolsas de plástico, botellas con detergente u otros productos, cristal, papel plata, aluminio, unicel, latex, entre otros tantos productos, convierten al río en agua tóxica, estancada y contaminada, facilitando la aparición de enfermedades.

Fuente: Milenio

Entre las enfermedades que pueden apreciarse, la que más preocupa es la facilitación de la aparición de leucemia a quien consume estas aguas, encontrando una incidencia de 8-9 apariciones de cáncer por cada millón de habitantes aunque la relación no está comprobada, ésta se intuye, si bien esto puede parecer poco, la incidencia aumenta cada año. Y aunque no se le da importancia mayoritaria, este también es causante de decenas de infecciones cada año en los alrededores.

Si bien se es consciente del problema que se presenta en esta zona, no se le da la exposición correcta y los gobiernos de todos los niveles lo dejan de lado ante la grave y creciente situación del río Lerma, siendo también los pobladores quienes encuentran con más facilidad desechar basura en estos ríos, encontrándose otros ríos en la misma situación.

La Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (COFEPRIS) indica que el agua apta para consumo humano debe de tener un ph entre 6 y 8.5, siendo el 7 como la mejor, considerada agua alcalina. El uso de la medición del ph es muy importante para la ubicación de zonas donde el agua no llega al mínimo de 6 en ph.

Modelo matemático propuesto para la mejora de la situación: Modelo hidrodinámico (Las ecuaciones de Saint Venant). 

El modelo implementado en este trabajo resuelve para la hidrodinámica las ecuaciones de flujo variable del agua en lámina libre o ecuaciones bidimensionales de Saint Venant. Estas ecuaciones describen el flujo bidimensional no estacionario promediado verticalmente y representan los principios de conservación de la masa y de la cantidad de movimiento, y son obtenidas a partir de las ecuaciones de Navier-Stokes-Reynolds (N-S-R) bajo ciertas simplificaciones. Estas ecuaciones tienen una amplia aplicabilidad en el estudio de flujo variable de superficie libre. 

Estas ecuaciones, además de tener una mejor representación de la hidrodinámica en casos de régimen no permanente, con el desarrollo y evolución de la informática, ahora pueden ser resueltas con gran eficiencia y bajo costo computacional. Las ecuaciones (1), (2) y (3) muestran la forma no-conservadora de las ecuaciones de Saint-Venant.

Donde:

u= es la velocidad media del agua en la dirección del flujo (m s-1).

v= es la velocidad media del agua en la dirección transversal (m s-1).

g= es la aceleración debida a la gravedad (m s-2).

h= es la profundidad del agua (m).

vt = es el coeficiente de difusión turbulenta (m2s-1).

t= es el tiempo (s).

Sox y Soy = representan las pendientes de fondo en las direcciones x e y, respectivamente.

Sfx y Sfy= representan las pendientes de fricción en las direcciones x e y, respectivamente.

x e y= coordenadas espaciales en las direcciones x e y, respectivamente (m).

 

Modelo de Transporte de Contaminantes (La ecuación de A-D-R)

 El modelo de la calidad del agua soluciona los siguientes parámetros, agrupados de acuerdo a las propiedades físicas y químicas:

• Físicos: Temperatura, Salinidad, Conductividad Eléctrica, Sólidos Suspendidos Totales (SST).

• Químicos y biológicos: Oxígeno Disuelto (OD), Demanda Biológica de Oxigeno (DBO), Coliformes Fecales.

• Eutrofización: Amoniaco (NH3), Nitrato (NO3), Nitrógeno Orgánico (Norg), Fósforo inorgánico (fosfato, PO4), Fósforo orgánico (Porg).

La ecuación diferencial que representa el fenómeno de transporte bidimensional (es decir, integrado en la vertical) de sustancias en fluidos es:

Donde:

C= es la concentración de cualquier parámetro de calidad de agua (mg L-1)

Ex y Ey= son los coeficientes de dispersión en la dirección x e y, respectivamente (m2 s-1)

Γc = es el mecanismo de reacción específico para cada parámetro (mg L-1 s-1)

La ecuación de A-D-R también fue resuelta aplicando el método Euleriano-Lagrangeano, en donde también se establecen los requerimientos de estabilidad aplicados en la modelación de cauces naturales, definidos principalmente por el número de Courant y número difusivo.

Aunque el modelo ANAITE/2D tiene la capacidad de resolver 22 parámetros diferentes de calidad del agua (Torres-Bejarano et al., 2012), debido al alcance de este artículo, solo se presenta el término de reacción, Γc, usado para representar la transformación de los SST, la DBO y OD. El estudio de la dispersión se hace en forma determinística resolviendo la ecuación de A-D-R para cada uno de ellos, de tal forma que se puede conocer su evolución en el espacio y en el tiempo.

Bibliografía:


Etiquetas:

Comentarios

Publicar un comentario

Entradas populares