PROBLEMAS DE APLICACIÓN EN LA INGENIERIA AMBIENTAL PARA MATLAB

PROBLEMAS DE APLICACIÓN EN LA INGENIERIA AMBIENTAL PARA MATLAB 1. Modelo de Desoxigenación en Ríos. La tasa de desoxigenación en cualquier punto de un río se debe suponer proporcional a la DBO existente en ese punto, esto es: Donde:

= constante de desoxigenación en días. =DBO restante t días después del aporte de residuos al rio (mg/L) La constante Kd se supone la misma (ajustando la temperatura) que la constante k obtenida en una prueba estándar de DBO en el laboratorio. En ríos profundos, de corriente lenta, esta parece ser una razonable aproximación, pero para corrientes turbulentas, someras, rápidas, la aproximación es menos valida. Tales corrientes tienen constantes de desoxigenación que pueden ser significativamente más altas que los valores obtenidos en laboratorio. La DBO en el momento t será:

Dónde: =DBO de la mescla de aguas corrientes más aguas residuales en el punto de descarga. Suponiendo una mezcla completa e instantánea.

Dónde:

= DBO final de la mezcla de aguas corrientes con aguas de río (mg/L) =DBO del río antes de la mezcla (mg/L). =DBO del agua residual (mg/L). =Caudal del agua residual (m3/s). =Caudal del río (m3/s).

function Mezcla % Modelo para calcular la desoxigenacion en rios. disp('Sirve para calcular la DBO para mezclado completo en rios') Lr=input('DBO del río antes de la mezcla mg/L:'); Lw=input('DBO del agua residual mg/L:'); Qw=input('Caudal del agua residual m3/s:'); Qr=input('Caudal del río m3/s:'); Lo=(Qw*Lw+Qr*Lr)/(Qr+Qw); fprintf('La DBO al final de la mezcla es:%g\n', Lo)

2.

Modelización gaussiana para la estimación de niveles de inmisión de fuentes puntuales.

La modelización del transporte de contaminantes sirve para la determinación de la variación de la concentración de un determinado contaminante en el espacio y en el tiempo. De esta manera, podremos estimar ciertos parámetros de emisión desde una fuente fija para mantener los límites indicados por la legislación en las zonas circundantes al foco emisor cuando se diseña una chimenea industrial, en la planificación del territorio, etc. Existen varios tipos de modelos y paquetes de software destinados a la estudiar la evolución de los contaminantes en la atmósfera. De todos los modelos desarrollados, uno de los más usados, cuando los contaminantes no son reactivos, es el modelo de dispersión gaussiano. Éste modelo parte de varias suposiciones, lo que hace que no sea totalmente preciso: - La velocidad y dirección del viento entre el foco emisor y el receptor de contaminantes es constante. - Todo el vertido permanece en la atmósfera, sin reacción alguna, y no existe deposición en forma de lluvia o partículas. - La dispersión se puede describir por una distribución de Gauss. Factores de los que depende la dispersión de contaminantes: - Naturaleza física y química de la emisión. - Meteorología de la zona. - Ubicación y tamaño de la chimenea. - Características orográficas del terreno. La ecuación general del modelo de Gauss para la medida de la contaminación en cualquier punto (fórmula de Sutton):

Donde: C concentración de contaminante en el punto (x,y,z). Q caudal de emisión del contaminante. σy σz Son las desviaciones estándar en las direcciones "y" y "z" respectivamente: µ Velocidad del viento en la boca de la chimenea: H altura efectiva de la chimenea.

Se puede calcular gráficamente como función de la clase de estabilidad y de la distancia al foco con las curvas de Pasquill-Giford.

Cálculo de "u" velocidad del viento en la boca de la chimenea:

u10 velocidad del viento a 10 metros de altura z altura de la chimenea p coeficiente exponencial

function Concentracion %programa para calcular la concentración de SO2 Q=input('ingrese el caudal(Q) de emisión en kg/dia:'); v=input ('ingrese la velocidad(v) del viento en la boca de la chimenea en m/s:'); Z=input('ingrese la distancia en la dimension Z:'); Y=input('ingrese la distancia en la dimension Y:'); H=input('ingrese la altura H efectiva de la Chimenea en m:'); Gy=input('ingrese el parametro de dispersión horizontal(Gy) obtenido de la tabla para una estabilidad D:'); Gz=input('ingrese el parametro de dispersión vertical(Gz) obtenido de la tabla para una estabilidad D:'); %determinamos el caudal de emisión en kg/s disp('caudal de emision') Qi=Q/(24*60*60); C=(Qi/(2*pi()*v*Gy*Gz))*exp((-1/2)*(Y/Gy)^2)*(exp((1/2)*(Z/Gz)^2)+exp((1/2)*((Z+H)/Gz)^2)); fprintf('la concentración de SO2(kg/s) es:%g',C)