PROYECCIONES M20S2 AI3

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

Comentarios