Planificación de Modelos de Calidad de Aguas (2015)

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    Información básica

    Carrera
    Ingeniería en Recursos Hídricos
    Departamento
    Medio Ambiente
    Sitio Web
    No especificada
    Plan de Estudios
    Plan 2006
    Carácter Período
    Cuatrimestral 2° Cuatrimestre
    Docente Responsable
    Alfredo Emilio Trento

    Equipo docente

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

    Carga horaria

    Carga horaria total 45 hs
    Teoría 19.5 hs
    Resolución de ejercicios 13.5 hs
    Proyecto y diseño 0 hs
    Evaluaciones 4 hs
    Formación experimental 0 hs
    Resolución de problemas de ingeniería 6 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 de Canales  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

    TEMA 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 Ty P: 6 hs. Bibliografía: 1, 3, 4.

    2-Ecuaciones de advección-difusión

    TEMA 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. Método de las imágenes. Función error. Ecuación de advección-difusión unidimensional. Sustancias no conservativas.

    Carga horaria TyP:12 hs. Bibliografía:1, 3, 4.

    3-Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos

    TEMA 3: Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos.

    Difusión turbulenta. Concepto. Analogía de Reynolds. Coeficientes de difusión vertical y transversal en canales y ríos. Dispersión longitudinal. Definición. Conceptos introductorios. Determinación por formulas empíricas, analíticas y métodos con trazadores. Generalidades.

    Soluciones analíticas de las ecuaciones diferenciales para fuentes puntuales, en línea y planas.

    Carga horaria T, P y E: 12 hs. Bibliografía:1, 2, 3, 4, 5, 6.

    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos.

    TEMA 4: Ecuaciones de variables de  calidad de aguas en canales y ríos.

    Solidos disueltos totales. Bacterias coliformes termoresistentes. Oxígeno disuelto. Demanda bioquímica de oxígeno. Modelo de Streeter-Phelps. Ecuaciones generales de transporte para compuestos inorgánicos y sedimentos finos en canales y ríos. Concepto de equilibrio instantáneo. Coeficientes de partición en agua y lecho. Modelos simplificados.

    Carga horaria T, P y E:15 hs. Bibliografía: 1, 3, 4, 6 y 7.

    Bibliografía

    Bibliografía básica

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

    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.
    2-MIXING IN INLAND AND COASTAL WATERS
    Academic Press, New York.

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

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


    Selección de páginas: 16-145

    S. Chapra
    3-SURFACE WATER-QUALITY MODELING
    McGraw-Hill

    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

    Chanson H.
    4- ENVIRONMENTAL HYDRAULICS OF OPEN CHANNEL FLOWS
    Elsevier, 430 p

    J. Schnoor
    5- ENVIRONMENTAL MODELING
    Wiley

    Alfredo Trento
    6-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

    Ana M.T. Alvarez
    7-Modelación numérica del transporte de metales pesados y sedimentos finos en cursos fluviales. Caso de estudio: cromo en el río Salado (Santa Fe-Argentina).
    Tesis de Maestría en Ingeniería de los Recursos Hídricos. UNL

     

    Bibliografía complementaria

    Harleman, D. R. F.
    8- 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.

    Cronograma de actividades

    TEMA 1: Introducción Semana 1 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 1

    Observaciones:
    Clase práctica Semana 1 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Planteo de un problema ambiental en aguas superficiales.

    Observaciones:
    TEMA 1: Introducción. TEMA 2: Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 2 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 2.

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 2 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de la solución analítica para el caso de difusión en un conducto.

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 3 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 2

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 3 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

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

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 4 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 2

    Observaciones:
    TEMA 2: Introducción Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 4 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de la solución analítica de la ecuación de advección-difusión.

     

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de advección-difusión Semana 5 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 3

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de Advección-Difusión Semana 5 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de la solución analítica de la ecuación de advección-difusión.

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de advección-difusión Semana 6 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 3

    Observaciones:
    TEMA 2: Ecuaciones de advección-difusión Semana 6 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de la solución analítica de la ecuación de advección-difusión.

    Observaciones:
    TEMA 3: Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos. Semana 7 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    TEMA 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.

    Observaciones:
    Tema 3: Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 7 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de mezcla completa en la sección transversal de un río.

    Observaciones:
    TEMA 3: Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos. Semana 8 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Unidad 4

    Observaciones:
    Tema 3: Ecuaciones de Transporte de Masa para Flujos Turbulentos Semana 8 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de mezcla completa en la sección transversal de un río.

    Observaciones:

    4. Cálculo de mezcla completa en la sección transversal de un río.

    TEMA 3: Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos. Semana 9 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Evaluación

    Observaciones:

    Parcial 1

    TEMA 3: Ecuaciones de transporte de masa para flujos turbulentos. Semana 9 Tipo: EP Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de mezcla completa en la sección transversal de un río.

    Observaciones:
    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 10 Tipo: T Duración: 1 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:
    Observaciones:
    Parcial Temas 1 a 3 Semana 10 Tipo: E Duración: 2 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Parcial 1

    Observaciones:
    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 11 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:
    Observaciones:
    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 11 Tipo: PI Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Cálculo de distribución de concentraciones de constituyentes conservativos y no-conservativos, a partir de fuentes continuas y discontinuas.

    Observaciones:

    TP5: Cálculo de distribución de O y DBO mediante el modelo de Streeter-Phelps. Formato de problema abierto de ingeniería.

    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 12 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:
    Observaciones:
    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 12 Tipo: PI Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Problemas Abiertos de Ingeniería. 

    Cálculo de distribución de concentraciones de constituyentes conservativos y no-conservativos, a partir de fuentes continuas y discontinuas.

    Observaciones:
    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 13 Tipo: T Duración: 1.5 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:
    Observaciones:

     

    Tema 6: Clase práctica Semana 13 Tipo: PI Duración: 2 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    P. Ab. Cálculo de distribución de concentraciones de constituyentes conservativos y no-conservativos, a partir de fuentes continuas y discontinuas.

    Observaciones:
    TEMA 4: Ecuaciones de variables de calidad de aguas en canales y ríos. Semana 14 Tipo: T Duración: 0.5 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez
    Descripción:
    Observaciones:
    Consultas Teoría y Práctica Semana 14 Tipo: C Duración: 2 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Alfredo Emilio Trento, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    P. Ab. Cálculo de distribución de concentraciones de constituyentes conservativos y no-conservativos, a partir de fuentes continuas y discontinuas.

    Observaciones:

    consultas

    Instrumentos para toma de datos hidroambientales Semana 15 Tipo: PI Duración: 1 hs
    Docente/s responsable/s: Alfredo Emilio Trento
    Descripción:

    Tema 5: Ecuaciones para variables de  calidad de aguas en canales y ríos.

    Observaciones:
    Parcial 2 Semana 15 Tipo: E Duración: 2 hs
    Docente/s responsable/s: Ana Maria Teresita Alvarez, Claudio Zenclusen
    Descripción:

    Parcial 2 y Recuperatorio

    Observaciones:

    Requerimientos para regularizar

    Se evaluarán las siguientes actividades durante el cuatrimestre, obligatorias para todos los alumnos:

    1

    Evaluaciones dos Parciales Teórico Prácticas.

    2

    Ejercitación práctica en gabinete.

    3

    Informes de los problemas propuestos.

    Las condiciones de los alumnos: promovido, regular o libre (art. 28) se realizan tal como lo establece el Reglamento de Enseñanza de la FICH. La nota resultante de una ponderación de las calificaciones de las cinco actividades, llamada Nota Etapa 1 (NE1), permitirá decidir la condición de Promocionado según el art. 35, Regular según el art. 34 o Libre.

    Se harán dos evaluaciones parciales de teoría y práctica, en forma escrita y sobre la base de cuestionarios preparado por los profesores, cuyo énfasis estará puesto en la interpretación física y conceptual de los contenidos de la asignatura. Para aprobar cada parcial se requiere una nota mínima de 40/100 y ambos se pueden recuperar. En caso de no alcanzar el mínimo del 40% en alguno de ellos o en los recuperatorios, el alumno queda Libre.

    El parcial 2 podrá consistir en la presentación oral y escrita de la solución de un problema abierto de ingeniería.

    Las informes escritos de las actividades 2, y 3, individuales o grupales, deben ser presentados por los alumnos en fechas preestablecidas y aprobados con una nota mínima de 60%. Su incumplimiento, sin causa justificada, dará lugar a un descuento en la calificación obtenida, proporcional a la demora en la entrega.

    Nota de la Etapa 1: (NE1), decide la condición del alumno, según la Tabla 1. NE1 se calculará considerando la siguiente ponderación: 80% para los parciales y 20% para la las actividades 2y 3.             

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

    (1) TP individuales. Se aprueban con 40/100

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

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

    Cuando NF es menor a 40% el alumno queda libre

    Requerimientos para promover

    * Asistencia al 80% clases prácticas dictadas.

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

    (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 70/100 c/u y no inferior a 60% en cada uno. Se puede recuperar un parcial.

    El parcial 2 podrá consistir en la presentación oral y escrita de la solución de un problema abierto de ingeniería.

    Examen final

    Alumnos regulares

    Examen escrito de temas de Teoría y resolución de un problemas

    Alumnos libres

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

    Evaluaciones

    Fecha Tipo Modalidad Descripción
    20-10-2015 Parcial Escrita Parcial 1.

    Unidades 1, 2 y 3.

    17-11-2015 Parcial Escrita Parcial 2.

    Unidad  4.

    24-11-2015 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 y paquete Office.