EJEMPLOS SENCILLOS: MODELO RESPUESTA RÁPIDA DEL ESTADO AMBIENTAL (R2EA) GRUPO DE INGENIERÍA DE RECURSOS HÍDRICOS

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1 EJEMPLOS SENCILLOS: MODELO RESPUESTA RÁPIDA DEL ESTADO AMBIENTAL (R2EA) GRUPO DE INGENIERÍA DE RECURSOS HÍDRICOS UNIVERSIDAD POLITÈCNICA DE VALÈNCIA Javier Paredes Arquiloa Laura Ramos Soler Grupo de Ingeniería de Recursos Hídricos Instituto de Ingeniería del agua y Medio Ambiente Universidad Politécnica de Valencia

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3 FORMULACIÓN GENERAL MODELO R 2 EA: Una vez se ha creado un modelo de R 2 EA al realizar una simulación el modelo parte de las siguientes hipótesis: Supone una degradación del contaminante según una cinética de primero orden. Cada masa recibe una carga según los vertidos que van a parar a la misma. Cada masa recibe el caudal que se genera en la subcuenca de esa masa. Tiene en cuenta el caudal extraído en cada masa. Acumula tanto caudal como masa por orden de flujo. Cálculo para toda la serie temporal requerida. Matemáticamente podemos reducir el modelo a cuatro ecuaciones. En la siguiente figura se han representado las ecuaciones que resuelve el modelo para obtener el resultado final, la concentración de salida de la masa analizada. HIDRÁULICA BALANCE MATERIA CONCENTRACIÓN Donde: Figura 1 Esquema formulación RREA Q e,i = representa el caudal de entrada a la masa i (Hm 3 /mes). Qgen,i = Aportación que se genera en la subcuenca de esa masa de agua superficial (Hm 3 /mes). Qs,i = Caudal de salida de la masa i (Hm 3 /mes). Qdetr,i = Caudal detraído en la masa i por demandas en ese tramo (Hm 3 /mes). M e,i = Cantidad de masa que entra a la masa de agua i (kg/mes). M gen.i = Masa de contaminante que se genera en la cuenca de la masa i (kg/mes). M s,i = Masa de contaminante que sale de la masa de agua i (kg/mes). K = Constante de degradación del contaminante en la masa i (kg/mes). L = Longitud de la masa de agua (km). TR = Tiempo de Residencia de la masa de agua (días). Ci = Concentración del contaminante en la masa de agua i [1]

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5 EJEMPLOS MODELO R 2 EA A continuación, se van a describir el desarrollo matemático para la resolución de cinco ejemplos prácticos. EJEMPLO_01: UNA ÚNICA SUBCUENCA Mediante el primer caso se pretende ejemplificar cómo funciona el modela R 2 EA en la unidad más simple, una subcuenca. Se ha modelado un único contaminante, y los procesos o variables que afectarán a la concentración de salida de la masa de agua analizada son: - Las aportaciones (Hm3/mes): En general, las series de aportaciones de cada subcuenca vertiente se obtienen de algún modelo precipitación-escorrentía, como por ejemplo el modelo SIMPA desarrollado por el CEH-CEDEX. En este ejemplo solo se va a calcular la concentración de salida de un mes, por lo que solo es necesario un dato de aportaciones. - Carga mensual de entrada del contaminante modelado total : El contaminante modelado tiene una carga nominal de 10 gr/hab*d. La masa de agua modelada se ve afectada por un único vertido. Dicho vertido, está aportando una carga equivalente de hab. Por lo que, la carga a río será: 10 gr/hab. d hab 1000gr/d k /m - Eliminación del contaminante por degradación: Se ha establecido una constante de degradación de 0.2 d -1. Internamente el modelo realiza el cambio de unidades a Km -1, para ello, se ha fijado una velocidad del agua media de 0.3 m/s, o lo que es lo mismo Km/d. k km 1 ) 0.2 d Km d km A continuación, se presentan los datos empleados para el desarrollo del primer ejemplo. Tabla 1 Información de entrada del Ejemplo_01 Código de la masa Longitud de la Masa (km) o Volumen (Hm 3 ) Carga entrada K degr (k -1 ) APO mensual (Hm3/mes) A Tras recopilar la información necesaria se ejecuta el modelo. Como en este caso, solo se modela una masa de agua, el caudal de entrada es igual a la aportación intercuenca (Q gen,i). Además, al no haber incluido demandas, el caudal de entrada será igual al de salida. Q s A Q e A [3]

6 RREA: SISTEMA SIMPLIFICADO Masa total Entrada ( e ) Caudal Entrada (Qe) A Punto de Vertido Masa de Salida (Ms) Caudal Salida (Qs) s e e Q s Q e s Q s Figura 2 Esquema simplificado R 2 EA, Ejercicio_01 Al igual que en la resolución del balance hídrico, al ser una única masa tampoco hay carga acumulada. Por lo que, la carga de salida de la masa será igual a la masa de entrada menos la carga de contaminante eliminada: e A s A gen A e A e e /m Por último, se calcula la concentración de salida: gr/mes 10 7 m 3 /mes gr/ m 3 Tabla 2 Resultados modelo R 2 EA, Ejercicio_01 Código de la masa Carga salida Concentración Salida (gr/m 3 ) APO salida (Hm3/mes) A [4]

7 EJEMPLO_02: VARIAS CUENCAS Mediante el segundo caso se pretende ejemplificar cómo calcula la concentración de salida de cuatro subcuencas vertientes. Al igual que el primer ejemplo se ha modelado un único contaminante. Los procesos o variables que afectarán a la concentración de salida de cada subcuenca son: - Las aportaciones intercuenca de cada masa de agua (Hm3/mes): En este ejemplo solo se va a calcular las concentraciones de salida de un mes, por lo que solo es necesario las aportaciones de cada masa de agua en un mes. - Carga mensual de entrada del contaminante modelado total : El contaminante modelado tiene una carga nominal de 10 gr/hab*d. Cada masa de agua se verá afectado por un vertido puntual. Las cargas río introducidas en el modelo serán: Tabla 3 Cálculo de las cargas de entrada por masa de agua, Ejemplo_02 Código de la masa Habitantes equivalentes A B C D Cálculo de la carga a río (M gen,i) 10 gr 1000gr. d hab hab k /m 10 gr 1000gr. d hab hab 10 gr 1000gr. d hab hab 10 gr 1000gr. d hab hab d d 9825 k /m d 4575 k /m d 48800k /m - Eliminación del contaminante por degradación: Se ha establecido una constante de degradación de 0.2 d -1. Internamente el modelo realiza el cambio de unidades a Km -1, para ello, se ha fijado una velocidad del agua media de 0.3 m/s, o lo que es lo mismo Km/d. k km 1 ) 0.2 d Km d km - Orden de flujo: El modelo R 2 EA precisa de información sobre la dirección del flujo de la red hidrográfica modelada. Como se puede apreciar en la figura En este caso la orden de flujo será: [5]

8 Tabla 4 Red y Orden de Flujo Ejemplo_02 Red de Flujo Masa Vierte a Orden A A C 0 C B B D 0 D C D 1 D 0 2 A continuación, se presentan los datos empleados para el desarrollo del segundo ejemplo. Tabla 5 Información de entrada, Ejemplo_02 Código de la masa Longitud (km) Carga entrada K deg (Km -1 ) APO mensual intercuenca (Hm3/mes) A B C D Tras recopilar la información necesaria se ejecuta el modelo. Como se ha modelado un conjunto de subcuencas, el caudal de entrada a cada masa de agua será igual a la aportación intercuenca, más el acumulado de las cuencas vertientes. Al igual que en el 01_Ejemplo, al no haber incluido demandas no se tiene en cuenta detracciones de caudal. n Q s Q gen Q s j j i 1 Tabla 6 Cálculo de los caudales de salida, Ejemplo_02 Código de la masa APO mensual intercuenca (Hm3/mes) Vierte a [6] Orden Caudal de Salida (Hm 3 /mes) A C =10 B 8.25 D = 8.25 C 5.35 D =15.35 D = 30.38

9 0 A 1 0 C B D Mentr 2 MSalida Del mismo modo, al ser un conjunto de masas sí que se tiene en cuenta la carga acumulada en el cálculo de la carga. Por lo que, la carga de salida de cada masa será igual a la carga de entrada, más las cargas de salida de cuencas vertiente, menos la carga de contaminante eliminada: n e gen j 1 s j j i s A e A e Tabla 7 Cálculo cargas de salida, Ejemplo_02 Código de la masa Carga generada L o V (Km o Hm 3 ) Carga acumulada Carga Salida A *e *7.500 =35981 B *e *6.750 =18819 C * e *6.750 = D * e *6.750 = Por último, se calcula la concentración de salida de cada masa: s Q s [7]

10 Tabla 8 Resultados modelo R 2 EA, Ejemplo_02 Código de la masa Carga de Salida Caudal Salida (Hm 3 /mes) Concentración Salida (gr/m 3 ) A B C D EJEMPLO_03: VARIAS CUENCAS CON DEMANDAS Mediante el tercer caso se pretende ejemplificar cómo calcula el R 2 EA la concentración de salida de cuatro subcuencas afectadas por detracciones de caudal. Se ha modelado un único contaminante. Los procesos o variables que afectarán a la concentración de salida de cada subcuenca son: - Las aportaciones intercuenca de cada masa de agua (Hm3/mes): En este ejemplo solo se va a calcular las concentraciones de salida de un mes, por lo que solo es necesario las aportaciones de cada masa de agua en un mes. - Carga mensual de entrada del contaminante modelado total : El contaminante modelado tiene una carga nominal de 10 gr/hab*d. Cada masa de agua se verá afectado por un vertido puntual. Las cargas río introducidas en el modelo serán: Tabla 9 Cálculo de las cargas de entrada por masa de agua, Ejemplo_03 Código de la masa Habitantes equivalentes A B C D Cálculo de la carga a río (M gen,i) 10 gr 1000gr. d hab hab k /m 10 gr 1000gr. d hab hab 10 gr 1000gr. d hab hab 10 gr 1000gr. d hab hab d d 9825 k /m d 4575 k /m d 48800k /m - Eliminación del contaminante por degradación: Se ha establecido una constante de degradación de 0.2 d -1. Internamente el modelo realiza el cambio de unidades a Km -1, para ello, se ha fijado una velocidad del agua media de 0.3 m/s, o lo que es lo mismo Km/d. [8]

11 k km 1 ) 0.2 d Km d km - Orden de flujo: El modelo R 2 EA precisa de información sobre la dirección del flujo de la red hidrográfica modelada. Como se puede apreciar en la figura En este caso la orden de flujo será: Tabla 10 Red y Orden de Flujo Ejemplo_03 Red de Flujo Masa Vierte a Orden A A C 0 C B B D 0 D C D 1 D Demandas (Hm 3 /mes): Al incluir extracciones de agua al modelo, no solo se tienen en cuenta las detracciones sobre el caudal de salida también sobre la carga de salida de las masas. A continuación, se presentan los datos empleados para el desarrollo del tercer ejemplo. Tabla 11 Información de entrada, Ejemplo_03 Código de la masa L (km) o TR (días) Carga entrada M gen,i Demandas (Hm 3 /mes) K degr (k -1 ) APO mensual intercuenca (Hm3/mes) A B C D Tras recopilar la información necesaria se ejecuta el modelo. Al modelar un conjunto de subcuencas, el caudal de entrada a cada masa de agua será igual a la aportación intercuenca más el acumulado de las cuencas vertientes. Además, al haber incluido demandas al caudal de entrada hay que detraer las extracciones de caudal (Q detr). n Q e Q gen Q s j j i 1 [9]

12 Q s Q e Q detr 1 Demanda (Qdetr) 2 1 Demanda (Qdetr) Demanda (Qdetr) Mentr 3 Demanda (Qdetr) MSalida Código de la masa Figura 3 Esquema simplificado del modelo R 2 EA, Ejemplo_03 Tabla 12 Cálculo de los caudales de salida, Ejemplo_03 APO intercuenca (Hm3/mes) Vierte a Orden Q gen Demanda Q detr Caudal de Salida (Hm 3 /mes) Q s A C =7.75 B 8.25 D = 4.9 C 5.35 D =11.75 D = Al igual que con la resolución del balance hídrico, al ser un conjunto de masas sí que se tiene en cuenta la carga acumulada. En el presente ejemplo, se han incluido demandas, por lo que junto a al volumen demandado también se produce una extracción de parte de la carga contaminante. A continuación, se presentan las ecuaciones empleadas por el R 2 EA para tener en cuenta el efecto de la demanda sobre la carga de salida: n e gen j 1 s j j i e correg da e [1 Q detr Q e ] Seguidamente, la carga de salida de cada masa será igual a la carga de entrada corregida menos la carga de contaminante eliminada: s A e corregida i e [10]

13 Tabla 13 Cálculo cargas de salida, Ejemplo_03 Código de la masa gen Q e (Hm 3 /mes) co a Carga acumulada Carga Salida s A (1 B (1 C ( ) ( ) ) ) D ) ( ) = *e *7.500 = *e *6.750= * e *6.750 = * e *6.750 = Por último, se calcula la concentración de salida de cada masa: s Q s Tabla 14 Resultados modelo R 2 EA, Ejemplo_03 Código de la masa Carga de Salida Caudal salida (Hm 3 /mes) Concentración Salida (gr/m 3 ) A B C D [11]

14 EJEMPLO_04: CAUDALES OBSERVADOS Mediante el cuarto caso se pretende ejemplificar cómo calcula la concentración de salida de cuatro subcuencas vertientes empleando un registro de caudales observados. Al igual que el resto de ejemplos, se ha modelado un único contaminante. Los procesos o variables que afectarán a la concentración de salida de cada subcuenca son: - Las aportaciones intercuenca de cada masa de agua (Hm3/mes): En este ejemplo solo se va a calcular las concentraciones de salida de un mes, por lo que solo es necesario las aportaciones de cada masa de agua en un mes. - Caudales observados (Hm 3 /mes): El modelo R 2 EA permite incluir caudales observados en puntos estratégicos. Dichos puntos deben ser identificados previamente. Comúnmente se incluye los caudales observados de embalses o de estaciones de aforo en confluencias de interés. De esta forma, se incluye información al modelo sobre las alteraciones sobre el régimen que causan los elementos de regulación. - Carga mensual de entrada del contaminante modelado total : El contaminante modelado tiene una carga nominal de 10 gr/hab*d. Cada masa de agua se verá afectado por un vertido puntual. Las cargas río introducidas en el modelo serán: Tabla 15 Cálculo de las cargas de entrada por masa de agua, Ejemplo_04 Código de la masa Habitantes equivalentes A B C D Cálculo de la carga a río (M gen,i) 10 gr 1000gr. d hab hab k /m 10 gr 1000gr. d hab hab 10 gr 1000gr. d hab hab 10 gr 1000gr. d hab hab d d 9825 k /m d 4575 k /m d 48800k /m - Eliminación del contaminante por degradación: Se ha establecido una constante de degradación de 0.2 d -1. Internamente el modelo realiza el cambio de unidades a Km -1, para ello, se ha fijado una velocidad del agua media de 0.3 m/s, o lo que es lo mismo Km/d. k km 1 ) 0.2 d Km d km - Orden de flujo: El modelo R 2 EA precisa de información sobre la dirección del flujo de la red hidrográfica modelada. Como se puede apreciar en la figura En este caso la orden de flujo será: [12]

15 Tabla 16 Red y Orden de Flujo Ejemplo_04 Red de Flujo Masa Vierte a Orden A C 0 B D 0 C D 1 D 0 2 A continuación, se presentan los datos empleados para el desarrollo del cuarto ejemplo. Tabla 17 Información de entrada, Ejemplo_04 Código de la masa L (km) o V (Hm 3 ) Carga entrada M gen,i K degr (k -1 ) APO intercuenca (Hm3/mes) Q obs (Hm 3 /mes) A B C D Tras recopilar la información necesaria se ejecuta el modelo. Al modelar un conjunto de subcuencas, el caudal de entrada a cada masa se agua será igual a la aportación intercuenca más el acumulado de las cuencas vertientes. Como se observa en el esquema del 04_ejemplo, no se han incluido demandas, por lo que no se dan detracciones en el caudal. La principal diferencia entre el presente ejemplo y el resto, es la existencia de una estación de aforo en la masa C. Al incluir un caudal observado de salida en la masa C, el modelo omite el cálculo tradicional de Q s y asume directamente que el caudal de salida en dicho punto es igual observado. De esta forma, se corrige el balance. [13]

16 Figura 4 Esquema simplificado R 2 EA, Ejemplo_04 n Q s Q gen Q s j j i 1 Tabla 18 Cálculo de los caudales de salida, Ejemplo_04 Código de la masa APO (Hm3/mes) Vierte a Orden Caudal de Salida (Hm 3 /mes) A C =10 B 8.25 D = 8.25 C 5.35 D 1 5 D = Como en la resolución del balance hídrico, al ser un conjunto de masas sí que se tiene en cuenta la carga acumulada. Al haber incluido el caudal observado en la masa C, es necesario realizar una corrección sobre la carga de salida en dicho punto. Al igual que en el 03_Ejemplo, al modificar el caudal circulante también se modifica la carga mensual de salida. A continuación, se muestra las ecuaciones empleadas para realizar dicho ajuste: n e gen j 1 s j j i e correg da e [1 Q obs Q e ] Por lo que, la carga de salida de cada masa será igual a la carga de entrada corregida menos la carga de contaminante eliminada: [14]

17 s A e A e Tabla 19 Cálculo cargas de salida, Ejemplo_04 Código de la masa Carga generada L o V (Km o Hm 3 ) Carga acumulada Carga después de Q obs Carga Salida A B C D *e *7.500= *e *6.750= * e *3.45 = * e *5.875 = Por último, se calcula la concentración de salida de cada masa: s Q s Tabla 20 Resultados modelo R 2 EA, Ejemplo_04 Código de la masa Carga de Salida Caudal Salida (Hm 3 /mes) Concentración Salida (gr/m 3 ) A B C D [15]

18 EJEMPLO_05: MODELACIÓN AMONIO Y NITRATOS Mediante el sexto caso se pretende ejemplifica como el modelo representa la interacción entre los compuestos nitrogenados, amonio y nitratos, de una masa de agua de 7.5 Km de longitud. Para simplificar el ejemplo este caso solo cuenta con una cuenca, por lo que al igual que en el 01_Ejemplo, no se produce acumulación. En este ejemplo los compuestos modelados son: Fósforo, amonio y nitratos. Los procesos o variables que afectarán a las concentraciones de salida de los parámetros modelados, son: - Las aportaciones intercuenca por masa de agua (Hm3/mes): Se ha determinado que la aportación a la masa sea de: Q gen, A = 10 Hm 3 /mes. Como en este caso no se produce acumulación y tampoco se han incluido demandas al modelo, el caudal generado en la cuenca será igual al de entrada y al de salida. Q gen A Q e Q s - Carga mensual de entrada de los parámetros modelados : En la masa modelada se produce un vertido de hab e. Las cargas río introducidas en el modelo serán: Compuesto Carga Nominal (gr/hab*día) Tabla 21 Cálculo de cargas, Ejemplo_05 Cálculo de la carga a río M gen,i Unidades Fósforo mg P/l Amonio mg N /l Nitratos mg N /l - Eliminación del contaminante por degradación: Se ha establecido una constante de degradación para cada uno de los contaminantes. El modelo R 2 EA precisa que las constantes se incluyan en Km -1. Para realizar el cambio de unidades, se ha fijado una velocidad del agua media de 0.3 m/s, o lo que es lo mismo Km/d. Tabla 22 Constantes degradación empleadas, Ejemplo_05 Código de la k degr (d -1 ) K degr (Km -1 ) masa Fósforo Amonio Nitratos A continuación, se ha representado las metodologías empleadas por el modelo para el cálculo de cargas de salida de las cinco variables modeladas: [16]

19 DESNITRIFICACIÓN Ejemplos prácticos: Modelo R 2 EA 1-. En primer lugar, se emplea la metodología tradicional para el Fósforo y Amonio. En segundo lugar, para calcular la carga de salida de Nitratos, se ha de tener en cuenta no solo la degradación, también la aportación de nitratos por el proceso de nitrificación del amonio. Fenómeno que supone una fuente de dicho contaminante. N2 (Atmósfera) N orgánico Amonio (NH4) NITRIFICACIÓN Nitratos (NO3) Figura 5 Esquema simplificado ciclo nitrógeno en el agua Tabla 23 Calculo cargas de salida, Ejemplo_05 Variable Carga generada K degr (Km -1 ) Cálculo carga Salida Fósforo *e *7.500 = Amonio * e *7.500 = Nitratos (22875* e * )+( ) e e )= Una vez conocidas las cargas de salida de las variables modeladas, se calcula la concentración de salida mediante la siguiente ecuación: s Q s Tabla 24 Resultados modelo R 2 EA, Ejemplo_05 Código de la masa Carga de Salida Caudal Salida (Hm 3 /mes) Concentración Salida (gr/m 3 ) Fósforo Amonio Nitratos [17]

20 EJEMPLO_06: MODELACIÓN OXÍGENO DISUELTO [OD] Mediante el quinto caso se pretende ejemplificar cómo, el R 2 EA, modela la concentración de oxígeno disuelto de una masa de agua de 7.5 Km de longitud. A diferencia del resto de ejemplos, en este se han modelado cinco variables fisicoquímicas: Fósforo total, DBO, Amonio, Nitratos y Oxígeno disuelto. Para simplificar el ejemplo este caso solo cuenta con una cuenca, por lo que al igual que en el 01_Ejemplo, no se produce acumulación. Además, el oxígeno disuelto depende directamente de variables físicas como la temperatura. Por lo que se ha activado un módulo específico del R 2 EA que permite incluir en el cálculo valores de temperatura promedio mensuales por masa de agua. Los procesos o variables que afectarán a las concentraciones de salida de los parámetros modelados, son: - Las aportaciones intercuenca por masa de agua (Hm3/mes): Se ha determinado que la aportación a la masa sea de: Q gen, A = 10 Hm 3 /mes. Como en este caso no se produce acumulación y tampoco se han incluido demandas al modelo, el caudal generado en la cuenca será igual al de entrada y al de salida. Q gen A Q e Q s - Temperatura: En este ejemplo solo se va a calcular las concentraciones de salida de un mes, por lo que solo es necesario las aportaciones de cada masa de agua en un mes. T agua = 17.5 ºC - Carga mensual de entrada de los parámetros modelados : En la masa modelada se produce un vertido de hab e. Las cargas río introducidas en el modelo serán: Código de la masa Carga Nominal (gr/hab*día) Tabla 25 Cálculo de cargas, Ejemplo_06 Cálculo de la carga a río M gen,i Unidades Fósforo mg P/l DBO mg DBO limite/l Amonio mg N /l Nitratos mg N /l Se asume, que en condiciones naturales la variable OD tenderá a la concentración de saturación de oxígeno. Para conocer la carga de entrada OD, será preciso calcular previamente el O sat. A continuación, se presentan las ecuaciones empleadas y los resultados obtenidos: O sat = T agua ; Osat = 9.55 mg/l [18]

21 M e, OD = O sat*q e ; M e, OD = Kg O/mes - Eliminación del contaminante por degradación: Se ha establecido una constante de degradación para cada uno de los contaminantes. El modelo R 2 EA precisa que las constantes se incluyan en Km -1. Para realizar el cambio de unidades, se ha fijado una velocidad del agua media de 0.3 m/s, o lo que es lo mismo Km/d. Tabla 26 Constantes degradación empleadas, Ejemplo_06 Código de la k degr (d -1 ) K degr (Km -1 ) masa Fósforo DBO Amonio Nitratos Reaireación: La reaireación es un proceso físico por el cual el oxígeno de la atmósfera se trasfiere a los cuerpos de agua. Este fenómeno influye directamente sobre la autodepuración de las masas naturales, ya que altas tasas de reaireación permite que se desarrollen procesos aerobios como la degradación de materia orgánica o la nitrificación. Por lo que la reaireación supone una fuente de OD para la masa modelada. Para calcular la carga de oxígeno mensual de entrada, es preciso fijar una constante de reaireación. Al trabajar a gran escala se asigna una única constante por masa de agua. K a, A= Km -1 M a, A=(M e,od * e -Ka*L )+[ M e,od * (1-e -Ka*L )] = (95500* e *7.5 ) + [ *(1- e *7.5 )] = Kg O/mes - Consumo de OD: Cabe mencionar que para la modelación del OD, el R 2 EA calcula previamente el consumo de oxígeno por los procesos relacionados con la degradación de materia orgánica y la nitrificación del amonio. o Consumo OD por proceso de degradación de materia orgánica: consdbo k d e DBO k a k d. (e ka e kd e e ) = Kg OD/mes o Consumo OD por proceso de nitrificación: consnh k N M e NH4 k a k N. (e ka e kn = [19]

22 e e ) = Kg O/mes A continuación, se ha representado las metodologías empleadas por el modelo para el cálculo de cargas de salida de las cinco variables modeladas: 1-. En primer lugar, se emplea la metodología tradicional para la DBO, Fósforo y Amonio: Tabla 27 Cálculo de la carga de salida de Fósforo, DBO y Amonio, Ejemplo_06 Variable Carga generada K degr (Km -1 ) Cálculo carga Salida Fósforo *e *7.500 = DBO L *e *7.500 = Amonio * e *7.500 = En segundo lugar, para calcular la carga de salida de Nitratos, se ha de tener en cuenta no solo la degradación, también la aportación de nitratos por el proceso de nitrificación del amonio. Fenómeno que supone una fuente de dicho contaminante. Tabla 28 Cálculo de la carga de salida de nitratos, Ejemplo_06 Variable Carga generada K degr (Km -1 ) Nitratos Cálculo carga Salida (Kg N/mes) (22875* e * )+( ) ) e e )= En último lugar, el cálculo de la carga de OD de salida, se realiza mediante el balance entre el OD de entrada, la reaireación y los consumos de oxígeno por parte de la degradación de materia orgánica y la nitrificación: s OD e OD a OD consdbo consnh 4 M s, OD= Kg OD/mes Una vez conocidas las cargas de salida de las variables modeladas, se calcula la concentración de salida mediante la siguiente ecuación: s Q s [20]

23 Tabla 29 Resultados modelo R 2 EA, Ejemplo_06 Compuesto Carga de Salida Caudal Salida (Hm 3 /mes) Concentración Salida (gr/m 3 ) Fósforo DBO Amonio Nitratos OD EJEMPLO_07: MODELACIÓN EMBALSE En este ejemplo se ha planteado un modelo que solo cuenta con una cuenca de tipo embalse. Dicha masa de agua está afectada por un vertido de hab eq, asumiendo una carga nominal de 60 gr/hab*d, la carga de entrada mensual es de Kg/mes. A continuación, se muestran los datos de caudal, volumen medio y constante de degradación empleados para el cálculo de la carga de salida del embalse. Tabla 30 Datos, Ejemplo 07 Caudal (Hm3/mes) 7.5 Volumen medio (Hm3) 275 K degr (mes -1 ) El modelo R 2 EA calcula las cargas de salida de las masas de agua tipo embalse mediante la siguiente ecuación: arga de Salida ( Kg mes ) Kg arga de Entrada mes ) Qsalida Volumen mes 1 ) k degr mes 1 ) Tras la aplicación de dicha ecuación, en la tabla 31 se pueden consultar los resultados obtenidos. Tabla 31 Resultados carga y concentración de salida, Ejemplo 07 Carga salida (Tn/mes) Concentración (gr/m3) 28.7 EJEMPLO_08: MODELACIÓN EMBALSE CON VOLÚMENES OBSERVADOS Por último, para la ejecución de este ejemplo, se ha activado el módulo de volúmenes observados en el modelo. Esto implica que se incluirán registros de las variaciones mensuales sufridas en el volumen del embalse durante el periodo simulado. Para simplificar el ejemplo, el modelo solo cuenta de una masa de agua tipo embalse y el periodo simulado es de un año. Dicha masa de agua está afectada por un vertido de [21]

24 hab eq, asumiendo una carga nominal de 60 gr/hab*d, la carga de entrada mensual es de Kg/mes. En la siguiente tabla se pueden consultar los datos de volumen y caudal empleados. Tabla 32 Datos, Ejemplo 08 oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep Caudal (Hm3/mes) Volumen Obs (Hm3) Por último, se ha asumido una constante de degradación constante de mes -1. Una vez recopilados todos los datos, se procede a aplicar la siguiente ecuación para cada intervalo de tiempo simulado (mes). arga de Salida ( Kg mes ) Kg arga de Entrada mes ) Qsalida Volumen mes 1 ) k degr mes 1 ) Finalmente, se pueden consultar los resultados obtenidos en la tabla 33 Carga salida (Tn/mes) Concentración (gr/m3) Tabla 33 Resultados carga y concentración de salida, Ejemplo 08 oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep Como se observa en los resultados, la variable volumen influye notablemente sobre la evolución anual de la concentración del contaminante, alcanzando durante los meses estivales concentraciones que triplican la concentración de salida calculada con el volumen medio en el Ejemplo 07. [22]