investigacion curricular

METODOLOGÍA PARA EL MODELADO MATEMÁTICO DE LA CALIDAD DEL AGUA EN REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
MATHEMATICAL MODELING METHODOLOGY FOR THE WATER QUALITY IN NETWORKS OF WATER DISTRIBUTION
Autores: Ing. José Francisco Ochoa Alfaro
Dr. César León Aguirre
RESUMEN

En este informe se describe una metodología para la obtención de un modelo matemático para determinar la calidad del aguaen una red de distribución de agua potable, basado en un modelo hidráulico y un modelo que considera las características físico-químicas del recurso hídrico. La metodología considera flujo y concentraciones permanentes y redes con varias fuentes y permite el cálculo de la concentración en los nodos, la contribución de cada fuente, y tiempo de residencia del agua en la red.
Palabras clave: Calidaddel agua, modelos matemáticos, redes de distribución.
ABSTRACT
This report describes a methodology for obtaining a mathematical model to determine the water quality in a distribution network of drinking water, based on a hydraulic model and a model that considers the physical-chemical characteristics of water resources. The methodology considers permanent flow and concentrations and networkswith multiple sources and allows the calculation of the concentration at the nodes, the contribution of each source, and water residence time in the network.
Keywords:Mathematical models, Water Quality, Water distribution networks.
Introducción
En los últimos años los modelos matemáticos de la calidad del agua han ido ganando importancia como una herramienta necesaria para la planificaciónintegral del recurso hídrico y para el manejo adecuado de la mayoría de problemas de contaminación del agua (Tzatchkov y Arreguín, 1996; Martínez et al., 2007).
La calidad del agua se determina cuantificando un conjunto deparámetros generalmente valores de concentraciones de sustancias, o valores de propiedades físicas del agua, a partir de lo cual se puede evaluar planes alternativos para elcontrol y manejo del recurso hídrico (Marzal y Martín, 2000; Martínez et al., 2007).
Diferentes conceptos, métodos y herramientas han sido desarrollados para el determinar la calidad del agua (Marzal y Martín, 2000). Sin embargo, la necesidad existente de mejorar la efectividad de estas herramientas y de introducir las ventajas de la tecnología actual, ha motivado un gran esfuerzo de investigación ydesarrollo que se ha venido prolongando de manera creciente en los últimos años.
En la actualidad las tendencias están orientadas al desarrollo de pantallas gráficas de comunicación con el usuario, desarrollo de modelos biológicos cuyos parámetros varían en función de la evolución del tipo de microorganismos presente, modelos de eutrofización y empleo de modelos basados en redes neuronales.
Elobjetivo del presente trabajo es presentar una metodología para el cálculo de la calidad del agua en redes de distribución de agua potable, para ello se considera flujo y concentraciones permanentes y redes con varias fuentes que permite el cálculo de la concentración en los nodos, la contribución de cada fuente, y tiempo de residencia del agua en la red.
Modelación matemática de la calidad delagua en redes de distribución
La calidad del agua dentro de una red de distribución cambia durante el recorrido desde la planta de potabilización hasta el consumidor. La red con sus tuberías, tanques, bombas y otros elementos, actúa como un reactor en donde cambian los parámetros físico-químicos y biológicos del agua.
Los modelos utilizados para predecir las variaciones de la calidad del agua enredes de distribución generalmente se componen de (AWWA, 1991; Tzatchkov y Arreguín, 1996):
Un modelo hidráulico que se emplea para calcular los gastos y las velocidades en los tramos de la red, y;
Un modelo físico-químico que calcula las concentraciones de las sustancias modeladas en los puntos de la red usando los resultados del modelo hidráulico usado.
Muchos son los factores que influyen...