Planificación de Modelos de Calidad de Aguas (2011)

 IMPRIMIR PLANIFICACIÓN

Información básica

Carrera
Ingeniería Ambiental
Departamento
Medio Ambiente
Sitio Web
No especificada
Plan de Estudios
Plan 2006
Carácter Período
Cuatrimestral No especificado
Docente Responsable
Alfredo Emilio Trento

Equipo docente

Nombre y Apellido
Alvarez, Ana Maria Teresita
Trento, Alfredo Emilio

Carga horaria

Carga horaria total 75 hs
Teoría 30 hs
Resolución de ejercicios 27 hs
Proyecto y diseño 0 hs
Evaluaciones 4 hs
Formación experimental 3 hs
Resolución de problemas de ingeniería 9 hs
Otras actividades 2 hs

Contenidos mínimos

Importancia de los modelos matemáticos. Elementos de un modelo. Ley de Fick. Advección, difusión molecular y turbulenta, dispersión, reacciones. Coeficientes de difusión. Ecuaciones de transporte. Fuentes puntuales, en línea y planas. Soluciones analíticas. Determinación del coeficiente de dispersión. Implementación de modelos matemáticos en ríos y canales, interpretación de resultados.

Objetivos

Que los alumnos aprendan los conceptos fundamentales del transporte de constituyentes pasivos en ríos y canales. Conozcan los modelos matemáticos básicos, sus condiciones de aplicabilidad y la implementación de soluciones analíticas. Interpreten y verifiquen los resultados de los modelos matemáticos para vertidos estacionarios y no estacionarios.

Conocimientos específicos previos para cursar la asignatura

Mecánica de Fluidos e Hidráulica Aplicada  APROBADAS

Metodología de enseñanza

En todas las unidades se desarrollarán:
Clases teóricas, expositivas con participación de los alumnos.
Clases de aplicaciones prácticas, individuales y grupales dirigidos, utilizando herramientas computacionales específicas.
Aprendizaje basados en la resolución de problemas.
Clase sobre uso de equipamiento para adquisición de información hidroambiental en ríos y canales.

Programa Analítico

1-Introducción

Problemas derivados del uso múltiple de los recursos hídricos. Conceptos de contaminación y polución. Normas y criterios de calidad de aguas. Sustancias conservativas y no conservativas. Sustancias pasivas y activas. Turbulencia y advección diferencial.
Modelos conceptuales, matemáticos y numéricos. Definiciones. Conceptos básicos.
Reseña de modelos de uso publico para calidad de aguas superficiales.
Carga horaria TyP: 5 hs. Bibliografía: 1, 3, 7.

2-Ecuaciones de advección-difusión

Difusión molecular. Ejemplos. Ley de Fick. Ecuación de transporte de masa. Difusión molecular unidimensional. Propiedades matemáticas de la ecuación de difusión. Solución de la ecuación de difusión para distintas condiciones iniciales y de borde. Método de las imágenes. Función error.
Ecuación de advección-difusión unidimensional. Advección-difusión en un canal de profundidad uniforme. Sustancias no conservativas.
Carga horaria TyP: 15 hs. Bibliografía: 1, 2, 4.

3-Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos

Difusión turbulenta. Concepto. Ecuaciones. Analogía de Reynolds. Coeficientes de difusión vertical y transversal. Mezcla turbulenta en canales y ríos. Cálculo de distribución de concentraciones.
Carga horaria TyP: 15 hs. Bibliografía: 1, 2, 6.

4-Dispersión longitudinal en flujos estacionarios

Dispersión longitudinal. Definición. Conceptos introductorios. Determinación por formulas empíricas y analíticas, métodos con trazadores. Generalidades. Condiciones de aplicabilidad del concepto de dispersión longitudinal.
Soluciones analíticas de las ecuaciones diferenciales para fuentes puntuales, en línea y planas.
Fuentes instantáneas y continuas. Fuentes puntuales, en línea y planas. Definiciones y ecuaciones. Ecuaciones básicas. Soluciones analíticas del caso unidimensional, para vertido continuo y discontinuo.
Carga horaria TyP: 15 hs. Bibliografía: 1, 4, 5, 6, 8. 

5-Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos

Solidos disueltos totales. Salinidad. Bacterias coliformes termoresistentes. Oxígeno disuelto. Demanda bioquímica de oxígeno. Nitrógeno, amoniaco, nitrito, nitrato. Cinética de reacciones químicas. Modelo de Streeter-Phelps. Modelo integrado para distintas variables.
Carga horaria TyP: 25 hs. Bibliografía: 1, 3, 5, 6, 8.

Bibliografía

Bibliografía básica

R. La Laina Porto
1-HIDROLOGIA AMBIENTAL
ABRH, Vol. 3, 1991

ISBN: 85-314-0043-0
Formato: libro
Descripción:

Ecuaciones básicas de transporte de escalares en agua.


Selección de páginas: 3 a 160

Fischer H. B., List E. J., Koh R. C. Y., Imberger J., and Brooks N. H.
4-MIXING IN INLAND AND COASTAL WATERS
Academic Press, New York, 1979.

ISBN: 0-12-258150-4
Formato: Libro
Descripción:

Ecuaciones, difusión Fickiana y turbulenta, dispersión, mezcla en ríos.


Selección de páginas: 16-145

S. Chapra
5-SURFACE WATER-QUALITY MODELING
McGraw-Hill, 1997


ISBN: 0-07-011364-5
Formato: libro
Descripción:

Procesos básicos de transporte en ríos. Ecuaciones, variables y parámetros.


Selección de páginas: lecture 14, lecture 19, lecture 21, lecture 26, lecture 27 y lecture 30

Alfredo Trento
8-MODELO UNIDIRECCIONAL PARA ESTUDIO DE CALIDAD DE AGUAS
Tesis de Maestría, FICH-UNL, 1998


Formato: libro
Descripción:

Modelo Matemático y numérico 1D para transporte de escales en ríos.


Selección de páginas: capitulos 5, 6 y 7

 

Bibliografía complementaria

Harleman, D. R. F.
2- TRANSPORT PROCESSES IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Parsons Hydrodynamics Lab., Massachusetts Inst. of Technology, Cambridge, 1988.

Formato: Lecture Notes
Descripción:

Apuntes sobre modelos matemáticos básicos y soluciones analíticas.
Advección-Dispersión.

Thoman, R.V., Mueller J. A.
3- PRINCIPLES OF SURFACE WATER QUALITY MODELING AND CONTROL
Harper Collins Publishers, 1987.

ISBN: 0-06-046677-4
Formato: libro
Descripción:

Procesos básicos de transporte en ríos. Ecuaciones, variables y parámetros.

Chanson H.
6- ENVIRONMENTAL HYDRAULICS OF OPEN CHANNEL FLOWS.
Elsevier, 2004.

ISBN: 0-7506-6165-8
Formato: libro
Descripción:

Ecuaciones de Transporte, problemas de aplicación.


Selección de páginas: capiítulos 8 y 9

J. Schnoor
7- ENVIRONMENTAL MODELING
J. Wiley & Sons Inc., 1996.

ISBN: 0-471-12436-2
Formato: libro
Descripción:

Fenómenos de transporte. Advección y dispersión en cuerpos de agua.


Selección de páginas: capítulo 2

Cronograma de actividades

Introducción Semana 1 Tipo: T Duración: 5 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 1

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 2 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 2.

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 2 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP1: Cálculo de la Solución Analítica de la Ecuación de Difusión para una masa alojada en un conducto

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 3 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 2

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 3 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP1: Cálculo de la Solución Analítica de la Ecuación de Difusión para una masa alojada en un conducto (Finalización)

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 4 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 2

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 4 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP2: Cálculo de la Solución Analítica de la Ecuación de Difusión con la función error.

 

Observaciones:
Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 5 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 3

Observaciones:
Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 5 Tipo: EP Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP2: Finalización

Observaciones:
Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos Semana 6 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 3

Observaciones:
Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos Semana 6 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP3: Cálculo de la Solución Analítica de la Ecuación de Advección-Difusión para una fuente plana instantánea

Observaciones:
Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 7 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 3

Observaciones:
Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 7 Tipo: EP Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP3: Finalización TP3

Observaciones:
Dispersión Longitudinal en Flujos Estacionarios. Semana 8 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 4

Observaciones:
Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 8 Tipo: EP Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP4: Cálculo de distribución de Concentraciones y determinación de la distancia de mezcla completa

Observaciones:
Consulta Teoría y Práctica Semana 8 Tipo: C Duración: 1 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Consultas

Observaciones:
Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 9 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP4: Finalización

Observaciones:
Evaluación Semana 9 Tipo: O Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:
Observaciones:

Parcial 1. Unidades 1, 2 y 3

Dispersión Longitudinal en Flujos Estacionarios. Semana 10 Tipo: T Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 4

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 10 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 5

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 11 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 5

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 11 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP5: Cálculo de distribución de Concentraciones y determinación de la distancia de mezcla completa

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 12 Tipo: T Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Unidad 5

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 12 Tipo: EP Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
Descripción:

TP5: Finalización

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 13 Tipo: PI Duración: 5 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Cálculo de la Solución Analítica de la Ecuación de Advección-Dispersión para una fuente plana continua

Observaciones:
Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos Semana 14 Tipo: PI Duración: 4 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Cálculo de la Solución Analítica de la Ecuación de Advección-Dispersión para una fuente plana continua

Observaciones:
Consultas Teoría y Práctica Semana 14 Tipo: C Duración: 1 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:
Observaciones:

consultas

Instrumentos para toma de datos hidroambientales Semana 15 Tipo: PL Duración: 3 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:

Uso de equipamiento para adquisición de información hidroambiental en ríos y canales.

Observaciones:
Evaluación Semana 15 Tipo: O Duración: 2 hs
Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento
Descripción:
Observaciones:

Parcial 2. Unidades 4 y 5

Requerimientos para regularizar

* Asistencia al 70% clases dictadas.

* La Nota Final (NF) debe ser mayor o igual a 40% y menor que 70%

La NF se alcanza con la ponderación siguiente:

NF=10% (1) + 25% (2) + 65% (3)

(1) TP individuales. Se aprueban con 70/100

(2) TP grupales. Se aprueban con 70/100

(3) Nota promedio de los 2 parciales. Se aprueban con 40/100 c/u

Requerimientos para promover

* Asistencia al 70% clases dictadas.

* Nota Final (NF) debe ser mayor o igual a 70%

La NF se alcanza con la ponderación siguiente:

NF=10% (1) + 25% (2) + 65% (3)

(1) TP individuales. Se aprueban con 70/100

(2) TP grupales. Se aprueban con 70/100

(3) Nota promedio de los 2 parciales. Se aprueban con 40/100 c/u

Examen final

Alumnos regulares

Examen escrito de temas de Teoría y resolución de un problema de las unidades 4 o 5.

Alumnos libres

Examen escrito de temas de Teoría y resolución de tres problemas de las unidades dictadas.

Evaluaciones

Fecha Tipo Modalidad Descripción
06-09-2011 Trabajo Práctico Escrita TP1.

Trabajo individual

19-09-2011 Trabajo Práctico Escrita TP2.

Trabajo individual

04-10-2011 Trabajo Práctico Escrita TP3.

Trabajo individual

11-10-2011 Parcial Escrita Parcial 1.

Unidades 1, 2 y 3.

18-10-2011 Trabajo Práctico Escrita TP4.

Trabajo Individual

08-11-2011 Trabajo Práctico Escrita TP5.

Trabajo Individual

22-11-2011 Parcial Escrita Parcial 2.

Unidades 4 y 5.

22-11-2011 Trabajo Práctico Escrita TP6.

Trabajo Grupal

29-11-2011 Otras Evaluaciones Escrita Recuperatorio de los parciales.

Información complementaria

La asignatura se dictará en Gabinete informático con cañón proyector y PC (1 cada 2 alumnos, a lo sumo) con Windows XP y paquete Office.