ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA...

55
1 ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE QUAL2K PARA EL LABORATORIO QUIMICONTROL LTDA. YESSICA NATALIA ALDANA CÁRDENAS UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS BOGOTÁ, COLOMBIA 2017

Transcript of ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA...

Page 1: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

1

ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA IMPLEMENTACIÓN

DEL SOFTWARE QUAL2K PARA EL LABORATORIO QUIMICONTROL

LTDA.

YESSICA NATALIA ALDANA CÁRDENAS

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS

BOGOTÁ, COLOMBIA

2017

Page 2: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

2

ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA IMPLEMENTACIÓN

DEL SOFTWARE QUAL2K PARA EL LABORATORIO QUIMICONTROL

LTDA.

YESSICA NATALIA ALDANA CÁRDENAS

CÓDIGO: 20141081017

Modalidad de grado: Pasantía

“Proyecto de grado presentado como requisito para optar por el título de Tecnóloga en

Gestión Ambiental y Servicios Públicos”

Director

HELMUT ESPINOSA GARCÍA

Ingeniero Forestal

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS

BOGOTÁ, COLOMBIA

JUNIO DE 2017

Page 3: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

3

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................... 7

1. OBJETIVOS...................................................................................................................................... 8

1.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................... 8

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................................................... 8

2. MARCO REFERENCIAL ................................................................................................................ 9

2.1. GENERALIDADES ................................................................................................................................... 9

2.2. CALIDAD DEL AGUA ............................................................................................................................... 9

2.3. MODELO DE CALIDAD DEL AGUA ............................................................................................................ 10

2.4. APLICACIÓN DE UN MODELO A UN CUERPO DE AGUA SUPERFICIAL ................................................................ 10

3. METODOLOGÍA. .......................................................................................................................... 13

3.1. FASE DE RECONOCIMIENTO INSTRUMENTAL ............................................................................................. 13

3.2. FASE DE RECONOCIMIENTO OPERACIONAL Y REGISTRO DE PROCEDIMIENTO .................................................... 13

3.3. FASE DE ESTRUCTURACIÓN TÉCNICA ....................................................................................................... 13

3.4. FASE DE ELABORACIÓN DE ESQUEMAS DE CAPACITACIÓN ............................................................................ 14

4. RESULTADOS................................................................................................................................ 15

4.1. CARACTERIZACIÓN DEL SOFTWARE ......................................................................................................... 15

4.1.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ....................................................................................................................... 15

4.1.2 CONECTIVIDAD A OTROS INSTRUMENTOS ...................................................................................................... 18

4.2. INSTALACIÓN Y OPERACIÓN................................................................................................................... 19

4.3. EJERCICIO DE APLICACIÓN ..................................................................................................................... 23

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................................................................... 38

6. CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 41

7. RECOMENDACIONES ................................................................................................................. 43

8. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................. 45

ANEXOS................................................................................................................................................... 48

Page 4: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

4

Lista de figuras

Figura 1. Proceso de simulación de una corriente hídrica superficial (Sierra, 2001) ........... 12

Figura 2. Esquema general del software (Chapra et.al., 2008) ............................................. 18

Figura 3. Criterios de operación ........................................................................................... 19

Figura 4. Configuración de inicio ......................................................................................... 19

Figura 5. Registro de datos ................................................................................................... 20

Figura 6. Hoja Light and heat ............................................................................................... 21

Figura 7. Distribución horaria. Tomado de Vera P. (2007) Pág. 46 ..................................... 21

Figura 8. Rates: coeficientes de trabajo ................................................................................ 22

Figura 9. Tipo resultados ...................................................................................................... 23

Figura 10. Hojas de cálculo Travel Time y Flow ................................................................. 26

Figura 11. Hojas de Cálculo Velocity y Depht ..................................................................... 27

Figura 12. Hojas de cálculo Temperature y Conductivity .................................................... 27

Figura 13. Hojas de cálculo ISS Y Dissolved Oxygen ......................................................... 27

Figura 14. Hojas de cálculo CBOD Slow y CBOD Fast ...................................................... 28

Figura 15. Hojas de cálculo Alkalinity y pH ........................................................................ 28

Figura 16. Hoja de cálculo Source Summary ....................................................................... 29

Figura 17. Hoja de cálculo Summary ................................................................................... 29

Figura 18. Hoja de cálculo Temperature Output .................................................................. 29

Figura 19. Hojas de cálculo Travel time y Flow .................................................................. 32

Figura 20. Hojas de cálculo Velocity y Dissolved Oxygen .................................................. 32

Figura 21. Hojas de cálculo Temperature y ISS ................................................................... 32

Page 5: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

5

Figura 22. Hojas de cálculo CBOD slow y CBOS fast ........................................................ 33

Figura 23. Hoja de cálculo pH .............................................................................................. 33

Figura 24. Hoja de cálculo Source Summary ....................................................................... 33

Figura 25. Hoja de cálculo Hydraulics Summary ................................................................ 34

Figura 26. Hoja de cálculo Temperature Output .................................................................. 34

Figura 27. WQ Min .............................................................................................................. 34

Figura 28. WQ Max .............................................................................................................. 35

Figura 29. Articulación al plan gerencial ............................................................................. 37

Lista de tablas

Tabla 1. Características técnicas .......................................................................................... 17

Tabla 2. Monitoreo calidad de agua vertimiento industrial .................................................. 25

Tabla 3. Monitoreo calidad del agua, aguas arriba y aguas abajo del vertimiento ............... 25

Tabla 4. Monitoreo calidad de agua In- situ ......................................................................... 30

Tabla 5. Monitoreo de la calidad del agua "Captación" y “Salida PTAR” .......................... 31

Page 6: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

6

FICHA TÉCNICA

Director Externo Camilo Barón

Director Interno Helmut Espinosa García

Fecha de Inicio 28 de Marzo de 2017

Fecha de Finalización 3 de Junio de 2017

Principal alcance de la tarea Acompañar la implementación del

software en el laboratorio, para la

modelación de los cuerpos hídricos

superficiales.

Page 7: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

7

INTRODUCCIÓN

En Colombia y a través del Ministerio de Ambiente, se formuló mediante el Decreto 3930

del 2010, las pautas para el ordenamiento y manejo del recurso hídrico en el país; dado que

de acuerdo a la norma, uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta para realizar el

correcto ordenamiento de las corrientes hídricas, es la aplicación y calibración de modelos

de simulación de calidad del agua. Los cuales pueden llegar a establecer la capacidad de

asimilación de sustancias biodegradables y la capacidad de dilución de las no biodegradables;

y que a partir de esto sirvan de herramienta de planificación, ordenación y ejecución de

obras.

El comportamiento de los contaminantes en el agua es dinámico esto en gran medida a la

naturaleza de la corriente hídrica e incidencia de algún otro factor, de tal manera que este

fenómeno ha sido ampliamente estudiado a partir de diferentes modelos matemáticos que

buscan arrojar hipótesis suficientemente realistas y aplicables, alcanzando el objeto principal

de la modelación hídrica: obtener y validar los parámetros de vertimiento que permiten

cumplir con los objetivos de calidad del agua para el tramo de las fuentes hídricas

superficiales donde se realizaran las descargas.

El país cuenta con una vasta cantidad de fuentes hídricas superficiales que requieren la

aplicación de modelos de análisis, manejo y estudio. Los cuales hacen entrar a actuar

poderosas herramientas de planificación del recurso hídrico, pues son estos los que ilustran

el comportamiento, real o hipotético, de un cuerpo de agua frente a acciones de

contaminación o descontaminación de origen humano o natural.

La importancia para el laboratorio en la implementación del software, uno de los variados

aplicativos desarrollados por la Agencia de Protección Ambiental EPA de Norteamérica ,

radica en sus alcances de brindar a sus clientes un servicio que arroje y cumpla las exigencias

de las autoridades ambientales, y que a través de este primer acercamiento de tipo académico

al concepto de modelamiento hídrico de dispersión de contaminantes logre efectuar una

observación y planteamiento referente a su aplicación, manejo y determinantes de tipo teórico

y fuentes reales en su puesta en marcha.

Page 8: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

8

1. OBJETIVOS

1.1. Objetivo general

Acompañar la implementación del software en el laboratorio, que permita la modelación de

cuerpos hídricos superficiales, como herramienta de planificación y ordenación del recurso

hídrico.

1.2. Objetivos específicos

Establecer las características funcionales y operacionales del software así como los

requerimientos necesarios en la implementación a un cuerpo de agua superficial.

Estructurar ejercicios de aplicación en las hojas de cálculo del software mediante el

diligenciamiento de información a partir de las bases de información del laboratorio.

Definir una línea base de resultados ante los hallazgos encontrados que conlleven al

laboratorio a la toma de decisiones.

Elaborar esquemas de capacitación en torno a la operación del modelo, configuración e

interpretación de resultados.

Page 9: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

9

2. MARCO REFERENCIAL

2.1. Generalidades

La entidad se encuentra acreditada por NTC – ISO/ IEC 17025 de 2005. Dado que todo

laboratorio o empresa de consultoría ambiental del país, que realiza muestreo, toma de

muestra y/o análisis fisicoquímicos o microbiológicos de calidad ambiental sobre los

diferentes recursos naturales de la nación (agua, aire, suelo, biota, residuos peligrosos) y

quiera mostrar su validación de resultados debe buscar la acreditación del Instituto de

Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia, IDEAM. Aprobando las

pruebas de desempeño correspondientes a las variables y métodos que al laboratorio le

interesa acreditar, y que sean ofrecidos por el Instituto. (Instituto de Hidrología, Meteorología

y Estudios Ambientales. IDEAM, 2017)

Actualmente el laboratorio presta los servicios de caracterizaciones fisicoquímicas y

microbiológicas de aguas: se realizan muestreos puntuales y compuestos, según las

necesidades del cliente, con mediciones de variables in-situ; ofrece el servicio de análisis de

aguas residuales, aguas superficiales, aguas subterráneas y aguas potables, aguas de piscina

y superficies mediante la aplicación de metodologías nacionales e internacionales.

Dadas las condiciones por las cuales el laboratorio certifica sus prestaciones de servicio, la

modelación hídrica es un elemento que busca ofertar a sus clientes, de tal manera que ha

iniciado un proceso de evaluación de este producto a través de un acercamiento académico.

2.2. Calidad del agua

Se puede entender la calidad, desde un punto de vista funcional, como la capacidad intrínseca

que tiene el agua para responder a los usos que se podrían obtener de ella. O desde un punto

de vista ambiental, como aquellas condiciones que deben darse en el agua para que ésta

mantenga un ecosistema equilibrado y para que cumplan unos determinados objetivos de

calidad (calidad ecológica). O como el conjunto de características físicas, químicas y

microbiológicas que la definen, etc. (La calidad de las aguas, 1998)

Así mismo en el Decreto 1775 de 2007 por el cual se establece el Sistema para la Protección

Page 10: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

10

y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano difiere en el Artículo. 2 la calidad

del agua “como el resultado de comparar las características físicas, químicas y

microbiológicas encontradas en el agua, con el contenido de las normas que regulan la

materia”.

2.3. Modelo de calidad del agua

Los modelos de calidad del agua son representaciones matemáticas de los procesos que

afectan a los constituyentes del agua. Estos modelos son útiles para entender las variaciones

en la calidad del agua asociada por ejemplo a la descarga de un contaminante, a cambios en

el uso de la tierra o a los efectos de cambios en el clima. Este tipo de herramientas juegan un

rol importante en ayudar a las autoridades ambientales a entender relaciones causa efecto.

(Lozano, G., Zapata, M. & Peña L.)

2.4. Aplicación de un modelo a un cuerpo de agua superficial

Se deben tener en cuenta ciertas condiciones, en la aplicación a un cuerpo de agua superficial,

según (Lozano, G., Zapata, M. & Peña L.) De tal manera:

Definición del problema a estudiar

Características generales del modelo de simulación

Serán las características que certifican que el modelo va a funcionar, definiendo: Tipos de

procesos: Físicos, químicos, biológicos, tipos de método de solución: Métodos empíricos,

soluciones aproximadas, análisis simplificado, modelos matemáticos con diferencias finitas,

tipo de cuerpo de agua: Río, lago, reservorio, dimensión: 1, 2 o 3 dimensiones, estado:

Estacionario, dinámico, cuasi-dinámico, tipo de transporte: Advección, dispersión,

intercambio béntico, tipo de cuenca: Urbanas y no urbanas.

Simulación de los parámetros básicos de calidad de agua

Oxígeno Disuelto, Demanda bioquímica de Oxígeno, ciclos del Nitrógeno y el Fósforo,

principalmente, además de tener en cuenta la reducción de la concentración de contaminantes

por el efecto de entradas de flujo adicionales.

Page 11: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

11

Flexibilidad

Es decir, poder adaptarse a las condiciones de diferentes corrientes, puesto que sería algo no

viable económico y técnicamente utilizar un modelo de simulación diferente para cada

corriente.

Aplicabilidad

Se prefieren los programas que hayan sido empleados en otras regiones similares a la de

aplicación del modelo.

Simplicidad en su ejecución y precisión en sus resultados

Un modelo con entradas de datos o procesos más complejos, necesariamente no es más

preciso.

Viabilidad económica

No se justifica hacer una gran inversión para un programa que tendría casi los mismos

resultados de un programa más económico.

Aprovechamiento de la información.

Hidrométrica, meteorológica y de calidad de agua, disponible en forma histórica o actual,

para los datos de entrada, lo cual se refleja en disminución de la cantidad de datos de entrada,

facilidad para realizar modelaciones con datos históricos y verificación más efectiva del

modelo.

Page 12: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

12

Figura 1. Proceso de simulación de una corriente hídrica superficial (Sierra, 2001)

Page 13: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

13

3. METODOLOGÍA.

Para el desarrollo de la pasantía la metodología de estudio fue de tipo investigación

descriptiva estructurada en las siguientes fases:

3.1. Fase de reconocimiento instrumental

Se reconocieron los aspectos funcionales del software por medio de elementos conceptuales,

como la traducción del manual al español y otros asociados que se requirieron, para lograr

establecer las interfaces de configuración del modelo en el dispositivo (computador),

utilizado para realizar la modelación; y conocer lineamientos a la hora de implementar en

una corriente de agua superficial.

Definiendo así mismo el tiempo por el cual se desarrolló la pasantía, cada semana la

intensidad horaria fue de 15 horas, para un total de 2 meses y 1 semana.

3.2. Fase de reconocimiento operacional y registro de procedimiento

Luego del chequeo instrumental y teórico se abordaron una serie de pruebas de ensayo que

buscaban crear el apropiamiento del software, esto en primer instante a través del

reconocimiento de cada una de las hojas de Excel, luego la comprensión del tipo de datos de

entrada, calibración y selección de parámetros: todas ellas orientadas por el tutor asignado

de la entidad; lo cual permitió la apropiación y comprensión de los procesos que allí se

desencadenaban. Por lo tanto, dentro de los ejercicios que se aplicaron se asumió información

suministrada de la base de datos así como otros adoptados de ejercicios ya prestablecidos.

Lo que permitió el reconcomiendo del tipo de resultados objeto de la modelación.

3.3. Fase de estructuración técnica

Comprendió el reconocimiento de los manuales internos del laboratorio en cuanto al proceso

de muestreo, formatos de diligenciamiento en campo, equipos a utilizar, custodia y recepción

de las muestras y presentación de informes. Por otro lado, en el software se hizo la lectura

del tipo de resultado obtenido, la distinción ante los niveles de error y robustez de la calidad

Page 14: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

14

de información.

3.4. Fase de elaboración de esquemas de capacitación

Se estipulo el contenido a contemplar como herramienta en la esquematización del formato

de capacitación, agrupación según el objeto de la capacitación, metodología por la cual se

adoptara la capacitación, plan de trabajo definido en momentos y actividades programáticas

que serán evaluadas dependiendo la naturaleza de la misma.

El laboratorio suministró como medida de acompañamiento y alcance a dicha fase la ficha

de seguimiento a capacitaciones, esto para dar el cumplimiento a su proceso interno.

Page 15: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

15

4. RESULTADOS

4.1. Caracterización del software

4.1.1 Características técnicas

El software es un modelo de calidad de los ríos y corrientes de agua que se pretende

representar una versión modernizada de modelos anteriores. Entidades como la Agencia de

Protección Ambiental (EPA), perteneciente al gobierno de los Estados Unidos, han

desarrollado una serie de modelos matemáticos mediante los cuales se puede estudiar el

comportamiento de la calidad del agua en una fuente natural. (Garcia. H., 2008)

En la tabla 1. Se enuncian las características técnicas, se hace un acercamiento a la

descripción del programa e interfaz que usa para su ejecución.

Descripción

Es un modelo gratuito de calidad el agua

que tiene la capacidad de simular una

corriente principal y tres corrientes

secundarias, las cuales pueden ser

manejadas de manera independiente o

integrarse a la corriente principal

dependiendo de las necesidades del usuario.

Tipo de Software

Se implementa dentro del entorno de

Microsoft Windows. Los cálculos

numéricos se programan en Fortran 90;

Excel se utiliza como la interfaz gráfica de

usuario. Todas las operaciones de la interfaz

se programan en el Microsoft Office

lenguaje de macros: Visual Basic para

Aplicaciones (VBA).

Page 16: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

16

Parámetros modelados

Conductividad, sólidos suspendidos

inorgánicos, oxígeno disuelto, DBO rápida,

DBO lenta, nitrógeno orgánico disuelto,

nitrógeno amoniacal, nitratos, fósforo

orgánico disuelto, fósforo inorgánico,

fitoplancton, detritus, patógenos,

alcalinidad, carbono orgánico total, algas de

fondo, temperatura y caudal.

Unidades de registro

Temperatura (°C)

Conductividad (S/cm)

Sólidos inorgánicos (mg/L)

Oxígeno disuelto (mg/L)

CBOD Lenta (mg𝑂2/L)

CBOD Rápida (mg𝑂2/L)

Nitrógeno orgánico (g N/L)

Nitrógeno amónico (g N/L)

Nitratos como nitrógeno (g N/L)

Fósforo total (g P/L)

Fósforo reactivo soluble (g P/L)

Fitoplancton (g A/L)

pH = Unidad

Alcalinidad (mg CaC𝑂3 / L)

Desarrollado

Por Chapra y Pelletier para la Agencia de

Protección Ambiental de los Estados

Unidos (EPA), 2008

Limitaciones

El modelo asume un cuerpo lineal y no tiene

en cuenta las características topográficas,

temporadas de lluvia, así como la

profundidad del cuerpo.

Page 17: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

17

Implementado

Río Cauca, Río Bogotá, Río Chinchiná,

Quebrada Manizales, Río Palo, Río Sinú,

Río Aburrá (Colombia).

Tabla 1. Características técnicas

El modelo usa celdas de colores para determinar si la información debe ser suministrada por

el usuario o si corresponden a resultados del programa.

Celdas azules: Corresponden a los valores de diseño y a los valores de los parámetros

que deben ser ingresados por el usuario.

Celdas Amarillas: Datos medidos en campo que deben ser ingresados por el usuario.

Estos datos posteriormente se muestran en las gráficas generadas.

Celdas verdes: Corresponden a los resultados del modelo.

Variación diurna del calor

El calor del volumen de agua y la temperatura son simulados como función de aspectos

meteorológicos en una escala de variación diurna.

Patógenos

Se modela un patógeno genérico (coliformes fecales o coliformes totales). La remoción de

patógenos está determinada como función de la temperatura, la luz y la sedimentación.

Modelo de segmentación

La esquematización del modelo matemático de simulación corresponde a la representación

de las características del sistema que se requiere modelar. En el caso de la modelación en

corrientes superficiales dicha representación se refiere a las características hipergeométricas

y la definición de las fronteras del modelo (fronteras internas y externas). Las fronteras

externas corresponden a las estaciones de monitoreo ubicadas aguas arriba y aguas abajo del

tramo en estudio, mientras que las fronteras internas corresponden a los ríos tributarios, las

extracciones y los vertimientos para los cuales se dispone de información de caudales y

calidad del agua. En el momento de seleccionar los tramos entre las estaciones se debe tener

en cuenta que las propiedades físicas e hidráulicas (sección transversal, pendiente de la

Page 18: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

18

corriente, rugosidad etc.) químicas y biológicas permanecen constantes a lo largo de cada

tramo ( Corporación Autónoma Regional del Cauca, 2012)

Figura 2. Esquema general del software (Chapra et.al., 2008)

Flexibilidad:

El modelo no es muy flexible y por tanto se encuentra algo limitado en cuanto a los

parámetros y procesos que pueden ser simulados. Por ejemplo, no se incluye la degradación

de hidrocarburos. Los vertidos de derivados del petróleo no pueden modelarse. El modelo es

unidimensional y por tanto asume que el río tiene una mezcla perfecta lateral y vertical. Esta

es una asunción razonable para la mayoría de los ríos, excepto cuando los ríos son

particularmente anchos, profundos o tienen un movimiento lento. En estos casos debería

considerarse un modelo bidimensional. (Dirección General de Calidad y Evaluación

Ambiental, 2011).

4.1.2 Conectividad a otros instrumentos

La modelación en su predicción y valoración de los impactos que puedan derivarse de los

vertimientos generados por el proyecto, obra o actividad. Para tal efecto se tendrán en cuenta

los Planes de Ordenamiento del Recurso Hídrico y/o el Plan de Manejo Ambiental del

Acuífero asociado así como la jurisdicción CAR.

Page 19: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

19

4.2. Instalación y operación

En la Figura 3. Se muestra cuáles serán los criterios de operación del software seleccionado,

que serán detallados mostrando cada uno de los procesos que permiten lograr suministrar el

informe final de la modelación de dilución de contaminantes.

Figura 3. Criterios de operación

De manera tal que para dar inicio se debe proceder de la así:

Figura 4. Configuración de inicio

Page 20: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

20

DILIGENCIAMIENTO DE DATOS

El proceso arranca suministrando en la primera pestaña las condiciones locales (Fila 8 a 15),

fecha, ruta para guardar archivos en su computador y zona horaria; la información de caudal

y calidad del agua recolectada en campo (medida) debe ser ingresa en las hojas respectivas,

Figura 5.

Figura 5. Registro de datos

En la hoja “Reach” se estima la velocidad medida del flujo y la profundidad de la corriente

utilizando uno de los siguientes métodos: Curvas de potencia (Rating curves) y ecuación de

Manning. Y a partir de la columna AG que corresponde a Preescibed dispersion que puede

ser medido en campo para cada uno de los segmentos en que ha sido dividido el río.

La siguiente hoja se denomina “Reach rates” esta corresponde a valores de las constantes

para los diferentes procesos que se modelan, aquí pueden ser introducidas por el usuario si

son conocidas por este, o si este quiere tener control sobre las mismas.

Air temperature, Dew point temperature, Wind speed , Cloud cover, y Shade representan el

registro de la información meteorológica donde se requiere información horaria de cada

Page 21: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

21

parámetro aunque si se tienen promedios diarios solo se ingresan los valores en la primera

columna y el programa los asume automáticamente. En la hoja “Light and heat” se

seleccionan los modelos y los coeficientes para determinar la radiación solar, la

radiación atmosférica, la evaporación y conducción, términos usados en el balance de calor

de la corriente Figura 7.

Figura 6. Hoja Light and heat

La hoja Diffuse Sources es usada para el registro de las fuentes y abstracciones no puntuales,

y la hoja Point Sources para ingresar fuentes y salidas puntuales; donde una fuente puntual

puede ser un vertimiento o una corriente natural tributaria. Así mismo en Point Sources para

cada parámetro de calidad se pide un valor promedio, el rango medio (range/2) y el tiempo

o la hora a la cual se tiene el máximo valor (Time of max). (Vera I, 2007)

Figura 7. Distribución horaria. Tomado de Vera P. (2007) Pág. 46

Page 22: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

22

Para la hoja denominada “Rates” Figura 9. Se especifican las condiciones cinéticas de trabajo

y seguido de lo anterior están las hojas color amarillo siete en total, que son los datos

históricos y contribuyen a la configuración del modelo.

Figura 8. Rates: coeficientes de trabajo

Tras el registro de la información de entrada al modelo y ejecutado su respectivo

procesamiento, el software reporta un reconocimimiento de resultados, establecido en forma

númerica y gráfica, fígura 9.

Page 23: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

23

Figura 9. Tipo resultados

4.3. Ejercicio de aplicación

Verificación del procedimiento indicado a través de la simulación de dos ejercicios de

práctica a partir de la base de datos del laboratorio y seleccionados dado a que estos mismos

clientes ya han solicitado este servicio anteriormente.

Datos de Entrada

Los datos básicos que el usuario necesita para registrar en el modelo y alcanzar los objetivos

de calidad en la corriente de agua superficial, serán: Caudal de la cabeza del tramo,

elevación, identificación de parámetros a modelar (conductividad, sólidos suspendidos

Page 24: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

24

inorgánicos, oxígeno disuelto, DBO rápida, DBO lenta, nitrógeno orgánico disuelto,

nitrógeno amoniacal, nitratos, fósforo orgánico disuelto, fósforo inorgánico, fitoplancton,

detritus, patógenos, alcalinidad, carbono orgánico total, algas de fondo, temperatura y

caudal), modelo hidráulico con el que se determina la velocidad y la profundidad en cada

tramo, información meteorológica e identificación de fuentes puntuales y fuentes difusas.

EJERCICIO 1

Datos “In-Situ” Informe PJ 118-AG

Fuente. Laboratorio

Horas de muestreo

pH Temperatura Conductividad

Unidad °C S/cm

Aguas arriba 6,88 23,8 98,3

Aguas abajo 7,07 23,3 123

Vertimiento

industrial

6,91 23,6 102

Vertimiento industrial

Fuente. Laboratorio

Variable Unidad Método Fecha

análisis

Resultados Incertidumbre

Demanda

química de

oxígeno DQO

mg/L 𝑂2 SM 5220 C,

Volumétrico,

Reflujo Cerrado

2017-

03-23

<31,4 ±2,2

Demanda

bioquímica

de oxígeno

DB𝑶𝟓

mg/L 𝑂2 SM 5210 B,

4500 o C

Incubación

Modificación de

Azida

2017-

03-24

<10,3 ±0,668

Solidos

suspendidos

totales, SST

mg/L SM 2540 D,

Gravimetría,

Secado

2017-

03-30

28 ±0,654

Page 25: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

25

Oxígeno

disuelto

Mg L

𝑂2/L

SM 4500 O-C,

Modificación de

Azida

2017-

03-23

4,55 ±0,152

Alcalinidad

total

mg/L

CaCO3

SM 2320 B-pH

4,5,

Volumétrico

2017-

03-24

6,08 ±0,104

Tabla 2. Monitoreo calidad de agua vertimiento industrial

Aguas arriba y aguas abajo vertimiento

Fuente. Laboratorio

Aguas arriba

industrial

Aguas abajo industrial

Variable Unidad Método Fecha

análisis

Resulta

do

Incertidu

mbre

Resulta

do

Incertidumb

re

Demanda

química de

oxígeno DQO

mg/L

O2

SM 5200 C,

Volumétrico,

Reflujo cerrrado.

2017-

03-23

31,4 ±2,22 <31,4 ±2,2

Demanda

bioquímica

de oxígeno

DB𝑶𝟓

mg/L

O2

SM 5210 B, 4500

O C Incubacion

Modificación de

Azida

2017-

03-24

<10,3 ±0,668 <10,3 ±0,668

Solidos

suspendidos

totales, SST

mg/L SM 2540 D,

Gravimétria

Secado

2017-

03-30

21 ±0,491 18,7 ±0,436

Oxígeno

disuelto

mg

O2/L

SM 4500 O-C,

Modificcación

de Azida

2017-

03-23

4,34 ±0,145 3,75 ±0,125

Alcalinidad

total

mg/L

CaCO3

SM 2320 B-pH

4,7-4,3,

Volumetríco

2017-

03-24

15 ±0,093 20 ±0,124

Tabla 3. Monitoreo calidad del agua, aguas arriba y aguas abajo del vertimiento

Punto NOMBRE ELEVACIÓN

ENTRE

LOCALIZACIÓN

LATITUD

GRADOS MINUTOS SEGUNDOS

P1 Aguas arriba 1562 1558 13,41 40 3 6

Page 26: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

26

P2 Vertimiento 1556,5 1542 11,00 40 3 1

P3 Aguas abajo 1542 1539 9,00 40 2 52

Todo lo anterior y para fines de comprensión y visualización de los fenómenos que han

sucedido, se utiliza con mayor tendencia los reportes gráficos, que detallan la concentración

de las diferentes variables a lo largo de la corriente en materia. Las figuras 11, 12, 13, 14, 15

y 16 presentan los resultados gráficos del modelo; para el caudal, tiempo de desplazamiento,

velocidad, profundidad, temperatura, conductividad, sólidos totales suspendidos, oxígenos

disuelto, DQO (CBOD Fast), DB𝑂5(CBOD Slow), alcalinidad y pH respectivamente; en

cada figura la línea continua representa la predicción que realiza el modelo, mientras que los

puntos representan los datos máximos y mínimos, los datos medidos en campo a lo largo de

la corriente y en cada campaña de monitoreo.

Figura 10. Hojas de cálculo Travel Time y Flow

Page 27: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

27

Figura 11. Hojas de Cálculo Velocity y Depht

Figura 12. Hojas de cálculo Temperature y Conductivity

Figura 13. Hojas de cálculo ISS Y Dissolved Oxygen

Page 28: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

28

Figura 14. Hojas de cálculo CBOD Slow y CBOD Fast

Figura 15. Hojas de cálculo Alkalinity y pH

De igual forma en que se menciona en la Figura 10. Se encuentran los resultados numéricos;

estos permiten representar de manera más explícita la información generada en el proceso,

tal como por cada elemento n en la que se ha dividido los tramos, un informe asociado a los

kilómetros de tramo y por cada hora en la toma del muestreo.

Constituido en diferentes ejes de análisis ya sea un resumen de la fuente, resumen de

elementos hidráulicos, valores máximos y mínimos, en la división de elementos y en los

kilómetros puntuales, por lo que en las figuras 17, 18 y 19 se muestran algunas de las hojas

que permiten hacer el reconocimiento de este tipo de tipo de resultado y que fue aplicado al

“ejercicio 1”.

Page 29: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

29

Figura 16. Hoja de cálculo Source Summary

Figura 17. Hoja de cálculo Summary

Figura 18. Hoja de cálculo Temperature Output

EJERCICO 2

Este ejercicio está sujeto a la base de datos del laboratorio y documento PJ011 el cual

establece los resultados de las mediciones ya ejecutadas.

Page 30: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

30

Fuente. Laboratorio

Horas de muestreo

pH Temperatura

Unidad °C

Captación 6,88 20,50

Canal Paralelo 8,24 35,10

Salida PTAR 5,95 24,90

Punto canal paralelo.

Fuente. Laboratorio

Variable Unidad Método Fecha

análisis

Resultados Incertidumbre

Demanda

química de

oxígeno DQO

mg/L 𝑂2 SM 5220 C,

Volumétrico,

Reflujo Cerrado

2016-

04-29

<32 ±1,1

Demanda

bioquímica

de oxígeno

DB𝑶𝟓

mg/L 𝑂2 SM 5210 B,

4500 o C

Incubación

Modificación de

Azida

2016-

04-29

<10,28 ±0,67

Solidos

suspendidos

totales, SST

mg/L SM 2540 D,

Gravimetría,

Secado

2016-

04-29

19 ±1

Oxígeno

disuelto

Mg L

𝑂2/L

SM 4500 O-C,

Modificación de

Azida

2016-

04-29

5,73 ±0,152

Alcalinidad

total

mg/L

CaCO3

SM 2320 B-pH

4,5, Volumétrico

2016-

04-29

37,4 NA

Tabla 4. Monitoreo calidad de agua In- situ

Punto Captación y salida PTAR.

Page 31: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

31

Fuente. Laboratorio

Captación Salida PTAR

Variable Unida

d

Método Fecha

análisi

s

Resulta

do

Incertidu

mbre

Resulta

do

Incertidum

bre

Demanda

química de

oxígeno

DQO

mg/L

O2

SM 5200 C,

Volumétrico,

Reflujo

cerrrado.

2016-

04-29

32,5 NA <25,2 ±2,2

Demanda

bioquímica

de oxígeno

DB𝑶𝟓

mg/L

O2

SM 5210 B,

4500 O C

Incubacion

Modificación

de Azida

2016-

04-29

<10,28 ±1 <2,4 ±0,668

Solidos

suspendidos

totales, SST

mg/L SM 2540 D,

Gravimétria

Secado

2016-

04-29

42 ±1 18,7 ±0,436

Oxígeno

disuelto

mg

O2/L

SM 4500 O-C,

Modificcación

de Azida

2016-

04-29

4,55 ±0,145 7,26 ±0,125

Alcalinidad

total

mg/L

CaCO

3

SM 2320 B-pH

4,7-4,3,

Volumetríco

2016-

04-29

37,4 ±NA 20 ±0,124

Tabla 5. Monitoreo de la calidad del agua "Captación" y “Salida PTAR”

Punto NOMBRE ELEVACIÓN

ENTRE

LOCALIZACIÓN

LATITUD

GRADOS MINUTOS SEGUNDOS

P1 Captación 2558 2551,8 33, 41 40 3 6

P2 Canal Paralelo 2543 2538 11,00 04 58 03,0

P3 Salida PTAR 2538 2531 9,00 04 58 03,0

Page 32: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

32

Por lo cual se obtiene en las figuras 17, 18, 19, 20 y 21 las gráficas de cada uno de los

párametros modelados.

Figura 19. Hojas de cálculo Travel time y Flow

Figura 20. Hojas de cálculo Velocity y Dissolved Oxygen

Figura 21. Hojas de cálculo Temperature y ISS

Page 33: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

33

Figura 22. Hojas de cálculo CBOD slow y CBOS fast

Figura 23. Hoja de cálculo pH

Por consiguiente las siguientes figuras ilustran no solo el punto modelado: captación, canal

paralelo y salida PTAR sino que a la vez el reporte numérico, ante cada tramo y número e

particiones establecidas. Cabe mencionar que aquí sólo se muestran algunas hojas resultantes

del proceso, otras hojas muestran los resultados tanto para los datos medidos en campo

(celdas verdes) y los resultados de los datos histórico (celdas amarillas), comparándose

directamente.

Figura 24. Hoja de cálculo Source Summary

Page 34: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

34

Figura 25. Hoja de cálculo Hydraulics Summary

Figura 26. Hoja de cálculo Temperature Output

Figura 27. WQ Min

Page 35: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

35

Figura 28. WQ Max

Como escenarios de simulación se plantearon dos ejercicios, cada uno de ellos con variables

específicas de acuerdo a los muestreos ya realizados. Por lo tanto el primer escenario simula

aguas arriba, la descarga industrial y el vertimiento aguas abajo; de acuerdo a los supuestos

obtenidos para las descargas y en referencia a las gráficas generadas se aprecian los diferentes

comportamientos: ejemplo de ello es el caudal a través de la Figura.11. Que mediante la

distribución del tramo se observa la variación del caudal. De la misma manera ocurre en cada

una de las variables analizadas, tal como la Figura. 15 aquí se interpreta que por cada nueva

descarga el pico de la curva se incrementa y decae nuevamente debido a la capacidad de

asimilación o dispersión de contaminante que presenta el tramo. En el eje Y se observan los

valores obtenidos en el muestreo, lo que ayuda contemplar los objetivos y cumplimientos de

la calidad hídrica del cuerpo modelado, el eje X identifica la localización (km).

Para el ejercicio 2 los tres tramos de referencia fueron denominados captación, canal paralelo

y salida PTAR a partir de un muestreo de 24 horas. Del cual para el suministro de la

información al igual que el ejercicio fue necesario reconocer el tipo de variables a modelar,

Page 36: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

36

unidades de registro y el tipo de información histórica recolectada dado que tiende alterar las

líneas de tendencia de máximos y mínimos por cada parámetro.

De otro lado se observa mediante la

Articulación al plan gerencial del laboratorio

La Figura 28. Es una representación asociada al esquema gerencial del laboratorio , acerca

de cómo este proceso estudiado va a intervenir en la toma de decisiones encaminadas a una

propuesta que responda a la necesidades planteadas por sus clientes e inexistencia del

modelamiento hídrico de dispersión de contaminantes fisicoquímicos dentro de su gama de

servicios.

Por lo cual todo ese proceso surte desde sus clientes y las falencias evidenciadas, que

mediante el inicio y apertura de la pasantía, responde a través de un acercamiento de tipo

académico, que según el proceso establecido servirá de soporte en la identificación de las

variables que limitan y/o potencian el proceso de implementación de este servicio.

Será entonces por medio de cada informe generado, las revisiones y pertinentes ajustes los

que permitirán la consolidación de una posible adopción del modelo.

Page 37: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

37

Figura 29. Articulación al plan gerencial

Page 38: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

38

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El modelo usa dos formas para trabajar la demanda bioquímica de oxígeno carbonacea

(DBOC) para representar el carbono orgánico. Estas dos formas son la DBOC rápida (CBOD

fast) que es la materia orgánica fácilmente oxidada por los microorganismos mientras la

DBOC lenta (CBO Dslow) es la materia orgánica que es difícilmente biodegradable por la

población bacteriana.

En la corriente principal como los tramos tributarios el modelo es segmentado,

desencadenando una longitud versátil, así mismo los afluentes y puntos de abstracción

pueden ser identificados a lo largo de cualquiera de los tramos simulados.

A partir del proceso de calibración del modelo se identifica que se requiere una gran cantidad

de información de entrada, estipulada en diferentes categorías:

-Parámetros hidráulicos: Que están integrados a la modelación hidráulica de la corriente, a

través de elementos como la velocidad medida del flujo y la profundidad de la corriente.

-Parámetros meteorológicos: Hace parte del registro de todo el material meteorológico

(temperatura, temperatura del punto de rocío, velocidad del viento, cobertura de nubes, y

sombra), que ha sido medido en campo o adjuntado mediante la consulta a estaciones

meteorológicas que constituyen la redes de calidad ambiental; por ejemplo la Corporación

Autónoma Regional CAR maneja el sistema de información ambiental a través de centros de

monitoreo en series históricas de más de 70 años; o cualquier otra fuente de información y

registro de la calidad meteorológica en la fuente modelada.

Es posible mencionar que uno de estos parámetros es la temperatura y con un alto grado de

incidencia, dado que a mayor temperatura de modifica la solubilidad de sustancias,

incrementando la de los sólidos disueltos y decreciendo la temperatura de los gases.

-Parámetros de calidad de agua: Definición de las variables a medir dependiendo de las

características del agua superficial a tratar y tipo de contaminante a modelar.

A la vez es importante mencionar la escasez en el número de datos que deben ser

suministrados en las hojas de cálculo Hydraulics Data y WQ Data lo cual permite evidenciar

Page 39: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

39

lo complejo que puede llegar a ser determinar la precisión en las mediciones.

En referencia a los ejercicios planteados (Ejercicio #1 y Ejercicio #2) la preparación de los

datos establecidos y la introducción al software, indicaban una primer validación del

procesamiento, sin embargo aspectos como la definición de elementos en la partición del

tramo, la localización semejante tanto en la hoja Rates como Diffuse Source y Point Sources,

hacían que el arranque del programa “Run Fortan” se truncara ; lo que conllevo a una nueva

actualización de la base de datos, un procesamiento secundario de confirmación, no obstante

aquí el proceso que se veía alterado radicaba en el desajuste de las gráficas, lo que indicaba

una mala calibración; superado el proceso se llegó a la extracción de datos y su

identificación tanto numérica como gráfica que se expresa en cada una de las figuras de los

ejercicios.

A la vez y con respecto al número de variables meteorológicas que requiere el software

como datos de entrada se establece que el laboratorio no cuenta con todos los instrumentos

de medición para tal fin, sin embargo y aunque se puede establecer a partir de un centro de

monitoreo del afluente principal, estas tablas de información no se encuentran con un rango

de actualización mínima, del cual la certeza ante la última medición y una actual puede variar

drásticamente.

Se destaca que aunado a la restricción de modelamiento derivados de hidrocarburos se

establece que el modelo no incluye un mecanismo para determinar la incertidumbre de error

de los datos obtenidos ya sean numéricos o gráficos.

De tal manera que el laboratorio, en su necesidad de comprender el componente de

modelación hídrica en la prestación de sus servicios de análisis de agua, avanzó en este a

través del ejercicio académico; estableciendo que el aplicativo informático desarrollado por

la EPA es de uso libre, contiene una restricción de tres tramos tributarios y se obtienen

resultados en datos numérico y gráficos, que establecen el momento en el cual se da un

vertimiento o una abstracción al cuerpo hídrico.

Y que en cuanto alcance de la implementación del software al departamento técnico de

Page 40: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

40

campo de muestreo y la estructura gerencial del laboratorio el proceso se cimentará luego de

cada uno de los informes que exalten las complejidades de los procesos acaecidos, elementos

a considerar y alcances del mismo. Por otro lado el componente de las oportunidades de

mercado para el laboratorio, este tiene como referencia aquellos otros laboratorios que ya

prestan este servicio, aunque en cuanto al uso de tecnologías y de acuerdo a las consultas

previas se establece el uso del mismo software y algunos otros que complementan el proceso.

Page 41: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

41

6. CONCLUSIONES

-El acompañamiento al área técnica de campo del laboratorio se realizó bajo la

dirección del Ingeniero Ambiental Camilo Barón, jefe de muestreo y el profesional

Químico Constantino Zuloaga, Gerente. Este proceso permitió poner en práctica y

afianzar conocimientos obtenidas como Tecnóloga en Gestión Ambiental y Servicios

Públicos, además de adquirir experiencias que contemplan el manejo integrado del

recurso hídrico.

- Las aplicaciones de los diferentes modelos matemáticos que dan alcance a la

definición de la calidad del agua, y en especial del software analizado son de valiosa

aplicación en las pretensiones de validar la calidad del recurso hídrico dado que es un

requerimiento de la nueva normatividad, el cual exige que se modelen los

vertimientos a las fuentes naturales, determinando las variables principales y el

tiempo de modelación.

- La estructuración de ejercicios que conllevaron al desarrollo y sustentación en el

alcance del dominio parcial o total del software sirvieron como base a los suministros

de las anotaciones a tener en cuenta dentro de carencias y/o limitaciones, que se van

desencadenado así como la adopción de posibles las estrategias que se pueden

implementar y sobrepasar el obstáculo, generado. Que aunque, en el proceso el mayor

elemento a considerar fue la tendencia en las constates de calibración.

- Ante la toma de decisiones que puedan surgir a partir de este informe se contempla

la asociación y apropiación por parte del área técnica y gerencial del laboratorio,

como mecanismo para impulsar y alimentar lo aquí estipulado ya.

-Para el manejo adecuado del software se estructura un esquema de capacitación

contundente, en cuanto a cada uno de los elementos manejados para el desarrollo del

presente informe, de forma que ante los hallazgos encontrados se propicien un

Page 42: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

42

pertinente desenvolvimiento en el personal del área involucrada, y les sirva de soporte

para su posterior complemento.

Page 43: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

43

7. RECOMENDACIONES

-Los modelos de calidad de aguas se convierten en un instrumento directo en la

predicción del comportamiento de dispersión de contaminantes fisicoquímicos, por lo

cual no se deben sobrepasar los fines para los cuales se ha desarrollado.

-Aunque este fue un ejercicio de aproximación a la modelación de la calidad de agua en

la dispersión de contaminantes, y usando información que se encontrara al respecto, se

mostró como existe información útil en el desarrollo de otros estudios con fines

diferentes, lo cual ante las falencias de inexistencia de información histórica en algunos

casos, la consulta bibliográfica puede ser una herramienta de aprovechamiento.

Exaltando que la información de la calidad hidrológica es usada cada vez más como

suministro de investigaciones y comprensión de procesos, por lo es posible la

actualización, estandarización y el control al diagnóstico de datos primarios.

-En cada procedimiento de operación de monitoreo para la aplicación del modelo de

calidad de agua, se sugiere la estructuración en la planificación y revisión del proceso

de ingreso de datos de entrada, alcanzando los objetivos pre-establecidos, así como la

correcta selección de los parámetros indicados a ser modelados.

-Tras realizar el diagnóstico de las condiciones del software, se encontró que uno de los

principales problemas se localiza en la selección de constantes de calibración por lo cual

se recomiendo el desarrollo de las mismas para su aplicación dependiendo del tipo de

agua a tratar.

-De igual manera, con el fin de dar a conocer la nueva propuesta a implementar en el

laboratorio y que por medio de la pasantía efectuada, será de valiosa utilidad la

realización de exposiciones ante el personal del área técnica de campo, generando un

acercamiento ante los hallazgos; Así mismo sería pertinente adoptar la concepción

técnica y experimental de entidades o investigadores en este ámbito, por medio de

Page 44: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

44

entrevistas, que conlleven a las socialización de las experiencias, momentos críticos,

interpretación de resultados y fuentes de abastecimiento de información ante las carencias

enumeradas..

Page 45: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

45

8. BIBLIOGRAFÍA

Ávila A., Amaya C., y Rivera V. ( 2014). Calibración del modelo Qual2K V2.07 en la

evaluación del impacto de cargas orgánicas en el río Frío, Santander, Colombia.

Obtenido de http://www.laccei.org/LACCEI2014-

Guayaquil/RefereedPapers/RP139.pdf

Beltrán J., y Rangel J. (2013). Modelación hidrológica del humedal de Jaboque – Bogotá,

D.C. (Colombia). Caldasia 35(1). Obtenido de

http://revistas.unal.edu.co/index.php/cal/article/view/39099/46571

Bocanegra D., y Cuervo M. (2015). Manual de procedimientos del pluviómetro isco 674 del

laboratorio de Servicios Públicos . Bogotá, Colombia. Obtenido de

http://repository.udistrital.edu.co/

Catro M. (2015). Aplicación del QUAL2KW en la modelación de la calidad del agua del Río

Guacaica, Departamento de Caldas, Colombia. Manizales, Colombia. Obtenido de

Cárdenas L., Duque C., López M., y Mafla F (2009). Simulación de La Calidad del Agua en

La Quebrada Chapal una aplicación del modelo QUAL 2K. UNIMAR 49. Obtenido

de

http://www.umariana.edu.co/RevistaUnimar/publicaciones/RevistaUnimar49/assets/

basic-html/page12.html

Chapra. C., Pelletier J., y Tao, H. (2012). QUAL2K. Documentation and User's Manual .

Ciclo hidólogico.com. (s.f). Obtenido de http://www.ciclohidrologico.com/adveccin

Corponariño. (s.f.). Modelo de simulacion de calidad del cauce principal de la Quebrada

Miraflores . Nariño. Obtenido de

http://www.corponarino.gov.co/expedientes/descontaminacion/porhmirafloresp5.pd

f

Corporación Autónoma Regional del Cauca. (2012). Obtenido de

http://crc.gov.co/files/GestionAmbiental/RHidrico/INFORME_MODELACION_RIO_PAL

O_ULTIMA.pdf

Page 46: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

46

Decreto 3930 de 2010. Propiedad de la Secretaria General de la Alcaldía Mayor de Bogotá.

Obtenido de http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=40620

Decreto 1575 de 2007. Ministerio de la Protección Social.

Obtenido de

http://www.minambiente.gov.co/images/normativa/decretos/2007/dec_1775_2007.p

dfFlowNet Sustaible Water Solutions. Obtenido de http://www.flownet.eu/

Fuentes I. (2012). Evaluación de la norma secundaria de calidad ambiental para la protección

de las aguas continentales superficiales de la cuenca del Río Biobío. Santiago de Chile

, Chile. Obtenido de http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/113003

Gaia Servicios Ambientales, (2017). Obtenido de https://gaiasa.com/division-aguas/

Garcia H. (2008). Modelación de la calidad del

agua en corrientes naturales mediante sistemas no lineales acoplados. Bogotá,

Colombia. Obtenido de https://repository.javeriana.edu.co/handle/10554/3809

IDEAM. (2017) Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales.

Obtenido de http://www.ideam.gov.co/

La calidad de las aguas. (1998). En Libro Blanco del Agua en España (págs. 196-198).

Madrid.

Laboratorio Quimicontrol Ltda. Ambiente e industria. (s.f.). Obtenido de

http://www.laboratorioquimicontrol.com/

López Y., y Vanegas N. (2016). Manual de protocolo del Equipo “RiverSurveyor de Sontek–

M9” con funcionamiento de. Bogotá. Obtenido de http://repository.udistrital.edu.co/

Lozano G., Zapata M.A., y Peña L.E. (2003). Selección del modelo de simulación de calidad

de agua en el proyecto"Modelación de corrientes hídricas en el departamento del

Quindío. Obtenido

Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales (2017).

Obtenido de http://www.minambiente.gov.co/index.php

Modelación hidráulica (s.f.). Obtenido de

http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_123_183_81_1150.pdf

Transporte y dispersión de contaminantes en el aires (2015). Obtenido de

http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IDEntrega=3065

Page 47: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

47

Vera I. (2007). Aplicación de técnica de optimización mediante algoritmos geneticos para

calibración de modelo QUAL2K como una aproximación a la modelación de la

calidad del agua de los principales ríos de la zona urbana de Bogotá d. C. Bogotá,

Colombia. Obtenido de

https://repository.javeriana.edu.co/bitstream/handle/10554/3805/VeraPuertoIsmaelL

eonardo2007.pdf?sequence=1

Page 48: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

48

ANEXOS

Anexo 1. Protocolo para la aplicación del modelo

PROTOCOLO PARA EL MANEJO DEL SOFTWARE

OBJETIVO ALCANCE

Establecer el procedimiento de aplicación del software, para la

modelación de dispersión de contaminantes en fuentes hídricas

superficiales.

Este procedimiento aplica a los monitores internos y externos que

se realicen para el seguimiento y evaluación del aplicativo y a los

que se deban tener en cuenta para dar cumplimiento a las

autoridades ambientales y otros.

NORMATIVIDAD

-Protocolo para el monitoreo y seguimiento del agua, Instituto de Hidrología, Meteorología, y Estudios Ambientales Ministerio de

Ambiente.

-Decreto 3930. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III-

Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones.

-Resolución 631 de 2015. Por la cual se establecen los parámetros y los valores límites máximos permisibles en los vertimientos

puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras disposiciones.

- Acuerdo 043 de 2006 CAR. Por el cual se establecen los objetivos de calidad del agua para la cuenca del Río Bogotá a lograr en el

año 2020.

DEFINICIONES

Page 49: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

49

Calidad del agua: Se define como el resultado de comparar las características físicas, químicas y microbiológicas encontradas

en el agua, con el contenido de las normas que regulan la materia.

Modelos de calidad del agua: Son representaciones matemáticas de los procesos que afectan a los constituyentes del agua.

Estos modelos son útiles para entender las variaciones en la calidad del agua.

CONSIDERACIONES

-El personal que realiza la modelación y análisis de laboratorio debe ser profesional y/o técnico debidamente capacitado en

la toma de muestras y análisis, y contar con los conocimientos referidos a las condiciones de operación del dispositivo.

-Los equipos y materiales utilizados deben ser acordes a los detalles solicitados para el tipo de muestreo y/o análisis a

realizar. Los aparatos deben contar con el pertinente certificado de calibración.

PROCEDIMIENTO

Inicio o

finalización

Proceso

Subproceso

Decisión

Datos

Documento

Ref. otra

página

Proceso para la aplicación del modelo a un cuerpo de agua superficial con el objeto de determinar la capacidad de asimilación

de sustancias biodegradables o dilución de las no biodegradables por parte el cuerpo, el cual surte de la siguiente manera:

Protocolo para la modelación y diagrama de flujo de cómo se aplicaría dentro del esquema de la organización y ejecución

del proceso deseado.

Page 50: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

50

Page 51: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

51

Page 52: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

52

VERSIÓN FECHA DE APROBACIÓN DESCRIPCIÓN Y CAMBIOS

Anexo 2. Modelo plan de capacitación

MODELO PLAN DE CAPACITACIÓN

I. OBJETIVOS

II. METODOLOGÍA

III. PLAN DE TRABAJO

MOMENTO ACTIVIDAD EVALUACIÓN

So

ftw

are

Conocimiento del Software

Soporte técnico

Parámetros modelados

Unidades de registro

Page 53: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

53

Abrir un documento

Pro

ceso

s Ingreso y reconocimiento

Elementos de las hojas de cálculo

Datos de Entrada

Hojas de calibración

Identificación de errores de

calibración

Elementos a considerar

Ho

jas

de

cálc

ulo

Headwater

Reach

Rates

Diffuse Point

Point Sources

WQ Hydraulics

Res

ult

ados

Numéricos

Gráficos

III. RECURSOS

Page 54: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

54

IV. SÍNTESIS

Anexo 3. Formato capacitaciones laboratorio

TEMAS CAPACITACIONES DEPARTAMENTO TÉCNICO

CALIDAD CR-TECAP

TEMA

CÓDIGO

TIPO

OBJETIVOS DE LA

CAPACITACIÓN

CONTENIDO

CARGOS

RESPONSABLE

Page 55: ACOMPAÑAMIENTO AL ÁREA TÉCNICA DE CAMPO EN LA …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/6218/1... · 3.1. Fase de reconocimiento instrumental Se reconocieron los aspectos

55

FRECUENCIA DE

REALIZACIÓN/AÑO