MÓDULO
20. OPTIMIZACIÓN EN SISTEMAS NATURALES Y SOCIALES
UNIDAD II. AGENTE SOCIAL Y LA OPTIMIZACIÓN
DE RECURSOS
SEMANA
2
ACTIVIDAD
INTEGRADORA 3
PROYECCIONES
ALUMNO:
FERNANDO
FACILITADOR:
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?
Los modelos matemáticos para la calidad del agua, han sido creados
con el propósito de conocer la cantidad de contaminantes disueltos en el cuerpo
de agua que se estudia, ya sean físicos, biológicos o químicos, y poder
representarlo en números o gráficas para una mejor comprensión. Además, este
tipo de modelos matemáticos, también sirven para determinar anticipadamente
cual sería la contaminación futura del
agua, teniendo en cuenta la cantidad de contaminantes que se pretende o se
estima serán arrojados al agua. Otro uso que se les da, es inverso a lo
anterior, ya que por medio de estos modelos matemáticos, es posible conocer el
mejoramiento de las aguas, en base a la eliminación de ciertas sustancias.
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 factores a tomar en cuenta son: el problema de calidad del
agua, las características del cuerpo de agua, los datos observados, históricos
y actuales, los riesgos para la salud, las distintas opciones y las finanzas
disponibles. Los modelos matemáticos nos permites crear proyecciones futuras en
los cuerpos de agua en el tiempo y espacio.
-
“Escalas de tiempo y espacio.
-
Condiciones geomorfológicas, hidrológicas e hidrodinámicas.
-
Cinética de las transformaciones de los parámetros físicos,
químicos y biológicos, y la magnitud del cambio respecto al tiempo.
-
Cargas contaminantes, su magnitud e impacto.”
c.
¿Qué tipos de modelos hay que se apliquen al estudio
de la calidad del agua?
Modelos dinámicos de la calidad del agua, divididos en:
o Modelos adimensionales. Para la evolución de un sistema que carece
de dimensiones espaciales, supone que el medio es homogéneo en todas sus
direcciones.
o Modelos unidimensionales. Para la evolución de un sistema a lo
largo en una dirección, suponiendo que el medio en homogéneo en dos
direcciones.
o Modelos multidimensionales. Para la evolución de sistemas con el
tiempo en dos o tres dimensiones espaciales.
Los siguientes modelos
matemáticos tienen en cuenta el principio de la conservación de la masa.
o El análisis simplificado. Hace uso de
datos de monografías, cálculos simplificados y datos de computadora, sin
necesidad de verificar los datos.
o Análisis de cinética lineal y estado
permanente. Con este modelo es posible analizar gran variedad de problemas
críticos en la calidad del agua.
o Análisis de sustancias conservativas
variables en el tiempo. Este modelo se puede ocupar en las tendencias a largo
plazo de las sustancias conservativas, así como en el análisis de descargas
instantáneas de tinte para determinar las características hidráulicas de un
cuerpo de agua.
o Análisis cinético lineal variable en
el tiempo. Este es un modelo multidimensional, por lo cual se puede aplicar a
cualquier cuerpo de agua. Los datos de entrada para este modelo matemático son
más rigurosos que para un modelo de análisis de estado permanente.
o Análisis cinético no lineal variable
en el tiempo. “Este tipo de análisis
representa la tecnología más avanzada que se encuentra disponible en el
modelaje de calidad del agua. Se precisa de las relaciones cinéticas no
lineales debido a las complejas relaciones mutuas existentes entre las algas,
los nutrientes, el zooplancton y los fenómenos físicos como la luz solar, etc.”
Modelos matemáticos disponibles en el CEPIS:
o RIOS EP. Reemplaza al modelo RIOS IV. Modelo matemático
unidireccional para oxígeno disuelto. “Tiene
la capacidad de analizar situaciones anaeróbicas.”
o RIOS IV. Modelo matemático unidireccional para oxígeno disuelto. “Tiene la capacidad de analizar situaciones
anaeróbicas.”
o MULTI-SMP. Modelo permanente y unidireccional para oxígeno disuelto,
DBO carbonácea y nitrogenada y toxicidad amoniacal en ríos.
o SPAM. Modelo 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”
o WASTOX. “Modelo matemático
variable en tiempo y multidimensional para la evaluación de sustancias tóxicas
en aguas superficiales”
o LACAT. Modelo simplificado para evaluar estados tróficos y manejo
de macronutrientes en lagos.
o CLARK. Sirve para calcular el aporte de nutrientes en lagos.
3.
De los diferentes tipos de modelos matemáticos que investigaste escoge dos ejemplos, señalando las
diferencias y su uso específico.
Modelo
|
Análisis simplificado
|
Análisis cinético lineal
variable en el tiempo
|
Uso especifico
|
Se usa para obtener
aproximaciones de prueba, lo cual no requiere elevados costos, y funciona
para evaluar las áreas que requieren un estudio más detallado. Por medio de
un análisis simplificado, se obtienen los requerimientos necesarios de la
planificación interina. Sirve para conocer la calidad del agua con tan solo
conocer las poblaciones actuales y futuras.
|
“Los parámetros de calidad del agua que pueden evaluarse con
este método incluyen los organismos coliformes, los nutrientes, la oxidación
de compuestos carbonáceros y nitrogenados, el oxígeno disuelto estacional y
de las fuentes dispersas de desechos estacionales constituyen ejemplos de los
tipos de problemas a los cuales puede aplicarse este tipo de análisis.”
|
Diferencias
|
Se trata de un modelo
unidimensional, usado comúnmente para ríos de altas velocidades. No requiere
datos específicos, y sus resultados no son comparados ni verificados.
|
Este es un modelo
multidimensional, se puede aplicar a todo tipo de cuerpo de agua. Los
criterios de datos para el análisis con este modelo suelen ser más rigurosos.
Sus resultados son verificados.
|
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.
En el tema que estoy desarrollando, es decir, la Contaminación en
la laguna de Zumpango, considero que el modelo matemático que más se ajusta a
este problema, es el de “Análisis
cinético lineal variable en el tiempo” ya que se aplica a todo tipo de
cuerpo de agua.
La influencia de los modelos matemáticos en el deterioro o mejora
de los recursos naturales puede ser benéfica siempre y cuando el análisis
realizado con el modelo matemático sea el adecuado y refleje la realidad que se
vive en las zonas donde se requieren atención para el cuidado del medio
ambiente. Si los resultados arrojados por el estudio realizado mediante un
modelo matemático son negativos, esto puede ayudar a tomar decisiones oportunas
para poder evitar un deterioro más grave, sino que por el contrario, se pueden
aplicar medidas para la descarga de contaminantes en cuerpos de agua los cuales
tienen un elevado número de sustancias que pueden ser nocivas para la salud y
el medio ambiente.
5.
A manera de conclusión, responde a
la siguiente pregunta: ¿Qué proyecciones se pueden obtener del modelo que escogiste?
Por medio de los
modelos matemáticos se puede obtener un resultado anticipado de lo que
sucedería en los cuerpos de agua con los desechos que se estima serán generados
en los próximos años, en base a ello, se pueden crear proyecciones de la calidad
del agua, teniendo en cuenta la cantidad de descargas de aguas residuales que
irán a parar a ríos, logos, lagunas y todo tipo de cuerpos de agua. En el
supuesto caso que se dejen de arrojar sustancias toxicas y contaminantes de
todo tipo a los cuerpos de agua, los modelos matemáticos también podrían darnos
proyecciones a futuro del mejoramiento de la calidad del agua en determinados
lapso de tiempo.
Fuentes:
Salas, H.. (1984). CRITERIOS PARA SELECCIONAR MODELOS
MATEMATICOS DE CALIDAD DE AGUA. Julio 2018, de CEPIS Sitio web: http://www.bvsde.paho.org/eswww/proyecto/repidisc/publica/hdt/hdt247021.html
Llevador. Colomer. F. (b). MODELOS DE CALIDAD DEL
AGUA. Julio 2018, de Gisell Bolón Sitio web: http://galeon.com/gisellbolon/librop674.pdf
Salas. H., Sarasti. S.. (1996). Lagunas de
estabilización" Teoría, diseño, construcción, operación, evaluación y
mantenimiento. Julio 2018, de CEPIS Sitio web: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan2/006650988/06650-08.pdf
Contaminación del agua, Modelos matemáticos de
calidad de agua. Julio 2018, de CEPIS Sitio web: http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/modemate/modemate.pdf
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