lunes, 7 de mayo de 2012

LEY DE DARCY Y OTROS CONCEPTOS

LEY DE DARCY

En la segunda mitad del siglo 19, un ingeniero francés, Henry Darcy, desarrolló el primer estudio sistemático del movimiento del agua a través de un medio poroso. En este estudio se analizó el movimiento de agua a través de lechos de arena usados para la filtración de agua para la bebida. Darcy encontró que la tasa o velocidad a la cual el agua fluye a través del medio poroso es directamente proporcional a la diferencia de altura entre los dos extremos del lecho filtrante, e inversamente proporcional a la longitud del lecho.

La Ley de Darcy describe, con base en experimentos de laboratorio, las características del movimiento del agua a través de un medio poroso.
La expresión matemática de la Ley de Darcy es la siguiente:
\ Q = k \frac {h_3-h_4} {L} A = k\cdot i\cdot A
Donde:
\ Q = gasto, descarga o caudal en m3/s.
\ L = longitud en metros de la muestra
\ k = una constante, actualmente conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en función del material de la muestra, en m/s.
\ A = área de la sección transversal de la muestra, en m2.
\ h_3 = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la entrada de la capa filtrante.
\ h_4 = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la salida de la capa filtrante
El flujo es también proporcional al área perpendicular al escurrimiento, A, donde K es la constante de proporcionalidad y se denomina conductividad hidráulica o Permeabilidad.

Donde dh/dl es conocido como el gradiente hidráulico. La cantidad dh representa el cambio en cota piezométrica entre dos puntos situados muy cercanos, y dl es una distancia muy pequeña. El signo negativo indica que el flujo es en la dirección de cota piezométrica decreciente.

 COMETABOLISMO

Es cando se produce la transformacion metabiñica innecesaria de una sustancia que un organismo no utiliza ni como fuente de energia ni de carbono.
Las enzimas que degradan un sustrato primario transforman adenas otro sustrato secundario del que el microorganismo no obtiene probecho.
El cometabolismo es usado como una aproximacion a la degradacion biologica de los solventes peligrosos.El Cometabolismo es usado como una aproximación a la degradación biológica de los solventes peligrosos . 

DECLORACIÓN REDUCTIVA
La decloración es la práctica que consiste en la eliminación de la totalidad del cloro combinado residual presente en el agua después de la cloración, para reducir los efectos tóxicos de los efluentes descargados a los cursos de agua receptores o destinados a la reutilización. A fin de minimizar los efectos de esta toxicidad potencial del cloro residual sobre el medio ambiente, se ha considerado necesario declorar el agua residual previamente clorada

XENOBIOTICOS

Se aplica a los compuestos cuya estructura química en la naturaleza es poco frecuente o inexistente debido a que son compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio. Estos compuestos sintéticos tienen un gran interés desde el punto de vista de la microbiología, porque gracias a su existencia se ha producido la desviación de rutas metabólicas capaces de atacarlos y degradarlos, y de servir como compuestos de carbono para el sustento de muchos microorganismos.

NAPL 

Los NAPLs corresponden a la sigla en inglés de Non Aqueous Phase Liquid: fase líquida no acuosa, es decir, líquidos inmiscibles con el agua, y de menor densidad, es decir, suelen ser hidrocarburos derivados del petróleo, que por lo general no tienden a infiltrarse en presencia de agua, debido a que flotan sobre ésta, aunque no obstante pueden introducirse en acuíferos.

DNAPL

Los DNAPLs corresponden a la sigla en inglés de Dense Non Aqueous Phase Liquid: fase líquida densa no acuosa, es decir, líquidos inmiscibles con el agua, y de mayor densidad que ésta, que pueden ser de naturaleza diversa, y que constituyen en la actualidad un serio problema por la persistencia y capacidad de infiltración y migración de estos productos en el subsuelo.
 
PRINCIPIO DE CONTINUIDAD

La ley de continuidad está referida a líquidos que son incompresibles, y por lo tanto poseen una densidad constante, esto implica que si por un conducto que posee variadas secciones, circula en forma continua un líquido, porcada tramo de conducción o por cada sección pasarán los mismos volúmenes por unidad de tiempo, es decir el caudal se mantendrá constante; entendiendo por caudal la cantidad de líquido que circula en un tiempo determinado.

XENOBIOTICOS

Sustancia extraña o ajena a las que proceden de la composición o metabolismo de los organismos vivos, son contaminantes de naturaleza química y que suelen producir efectos tóxicos, o al menos alteraciones en el normal funcionamiento de las células vivas.

HALORESPIRACION

Disolvente Clorado Sirve como Aceptor de Electrones que Apoya el Crecimiento sobre otra Donador de Electrones (causa  deshalogenación  reductiva).

DESCLORINACION REDUCTIVA

Una reacción biológica en que un grupo cloro es reemplazada por un grupo de hidrógeno. La reacción involucra transferencia de 2 electrones.

lunes, 23 de abril de 2012

PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES.


PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES.


Se pueden establecer los siguientes grupos: Contaminantes químicos, contaminantes biológicos y contaminantes radioactivos. Los contaminantes químicos son muy variados y se pueden clasificar en iones normales, iones nitrogenados, materia orgánica, metales pesados y compuestos tóxicos. El grupo genérico de iones normales comprende los iones cloruro, sulfato, bicarbonato, sodio, calcio, magnesio y los parámetros derivados: residuo seco y dureza.

La presencia de nitritos y amonio puede indicar que proceden de la descomposición de la materia orgánica de algún vertido de residuos y que puede venir acompañada de organismos patógenos.

Los principales inconvenientes que puede causar la materia orgánica en aguas destinadas al consumo humano son los de color, olor y sabor, la posibilidad de existencia de microorganismos patógenos que se nutren de ella y la presencia de ciertas sustancias orgánicas no biodegradables que permanecen en el agua y cuyos efectos sobre la salud humana aún no son suficientemente conocidos.

Entre los compuestos tóxicos y trazadores, los plaguicidas órgano-clorados son los más peligrosos por su elevada toxicidad, por ser acumulativos y difícilmente degradables. Los organofosforados y carbonatados presentan en general menos peligro aunque los posibles efectos de todos ellos son escasamente conocidos.

Los detergentes comunican espuma y mal sabor.

El cianuro es altamente tóxico a elevadas concentraciones.

El principal problema que puede entrañar la contaminación microbiológica de las aguas subterráneas consiste en la posible propagación de enfermedades producidas por bacterias o virus que sean introducidas en el acuífero por los vertidos de productos fecales de origen humano o animal.


EN EL ACUIFERO.

Los principales mecanismos de llegada de contaminantes son los de propagación a partir de la superficie, que incluyen los casos de arrastre de contaminantes desde la superficie del terreno por las aguas de infiltración (vertidos sobre el terreno, uso de fertilizantes, etc..) y los de infiltración de aguas superficiales contaminadas desde ríos, acequias, etc.., provocados por la acción humana.
 

CAUSAS DE CONTAMINACIÓN.

- por actividades urbanas
- por actividades agrícolas
- por actividades industriales
- por aguas salinas
- por actividades mineras
- por vertidos de origen urbano
- otros


MIGRACIÓN DE CONTAMINANTES.

Es el conjunto de procesos de transporte, almacenamiento, intercambio y transformación (transferencia), que por causas físicas, químicas y biológicas afectan a los solutos en el suelo y las aguas subterráneas.

a) movimiento convectivo (desplazamiento medio).
b) dispersión aparente (difusión molecular y dispersión mecánica).
c) reacciones geoquímicas (cambio iónico, adsorción).
d) procesos bioquímicos, radiológicos (degradación biológica, decrecimiento radioactivo).

TRANSPORTE DE SOLUTOS EN EL ACUÍFERO.

Las sustancias disueltas, contaminantes o no, una vez incorporadas al sistema de flujo del acuífero, pueden ser transportadas bien por el propio movimiento del agua bien por difusión molecular, o por ambos medios simultáneamente.

En la difusión no se produce movimiento de solutos a través del movimiento del agua. El movimiento es debido sólo a la existencia de un gradiente de concentración, no hidráulico. Su efecto es la tendencia a la igualación de concentración en cualquier parte del sistema.

El transporte advectivo o flujo másico advectivo se refiere al movimiento pasivo de solutos disueltos en el agua. La ecuación unidimensional de este flujo es:

donde:
q es el flujo de Darcy y C es la concentración en disolución.

Difusión.

El transporte difusivo es debido al movimiento de iones disueltos y moléculas debido a la existencia de gradientes de concentración y a la agitación térmica de las moléculas. Este proceso puede ser descrito mediante la Ley de Fick:


donde:

q es el contenido volumétrico de agua, Dm es el coeficiente de difusión del medio poroso
y x es la distancia.

Dm es siempre más pequeño que el correspondiente a la difusión molecular en agua pura Da, debido a la tortuosidad del medio:


Dispersión.

Los diferentes tipos, tamaños y orientación de los poros da lugar a velocidades que difieren de unos puntos a otros. Además, también hay variaciones de velocidad en un mismo poro, en donde la velocidad es más pequeña cerca de la pared del poro. Este mecanismo es llamado dispersión mecánica, que puede ser expresada por la siguiente ecuación:



TRANSFERENCIA DE MASA.

Durante el transporte de las sustancias disueltas, potencialmente contaminantes, a lo largo del flujo subterráneo, éstas están sometidas a una serie de procesos que tienden a atenuar sus efectos (autodepuración del agua subterránea).

Estos procesos de atenuación pueden ser de distinta naturaleza, actuar de manera preferente en una u otra parte del acuífero y ser de eficacia selectiva en relación con determinado tipo de contaminante.

Procesos físicos.

Dispersión. Provoca la dilución de contaminantes. La capacidad de dispersión de un medio depende de su grado de heterogeneidad, velocidad del agua subterránea,.. En general, es inversamente proporcional a la porosidad.

Filtración. Elimina virtualmente todos los sólidos en suspensión. No es efectiva frente a la mayoría de las especies químicas inorgánicas.

Procesos geoquímicos.

Formación de complejos y fuerza iónica. Los complejos y pares iónicos se forman en su mayoría por combinación de iones polivalentes. La fuerza iónica es una medida del total de iones disueltos. tanto una como otra hacen aumentar la cantidad de especies disueltas que estarían limitadas por oxidación, precipitación o adsorción.

Neutralización - reacciones ácido-base. La mayoría de los constituyentes de las aguas subterráneas son más soluble y, por tanto, más móviles cuando el pH es bajo. En la mayoría de los casos este efecto no es importante si el pH de efluentes etc. Oscila entre 6 y 9, pero es muy importante cuando se trata de residuos muy ácidos o muy básicos.

Oxidación - reducción. Muchos elementos pueden presentar varios estados de oxidación estando su movilidad estrechamente ligada a dicho estado. En suelos no saturados y zonas de recarga de acuíferos suelen predominar condiciones oxidantes o parcialmente reductoras, mientras que en la zona saturada suelen predominar las reductoras, especialmente si existe materia orgánica.

Precipitación - disolución. Teóricamente casi cualquier constituyente que se encuentre en solución puede precipitar. El calcio, magnesio, bicarbonatos y sulfatos, especialmente, pueden estar sometidos a estos procesos. Constituyentes traza como arsénico, boro, cadmio, cianuro, hierro, plomo, mercurio, presentan una notable capacidad de precipitación en ciertas condiciones.

Adsorción - desorción. El proceso de intercambio iónico puede provocar la retención de cationes y aniones en la superficie de las arcillas. La cantidad de cationes metálicos adsorbidos aumenta con el pH. Los elementos adsorbidos pueden volver a la solución (desorción) cuando un agua con menor concentración de estos elementos entra en contacto con el material adsorbente. Este proceso es probablemente uno de los más efectivos en la atenuación de la contaminación. Con excepción de los cloruros y, en menor proporción, nitratos y sulfatos, la mayoría de los contaminantes, en condiciones favorables, pueden ser adsorbidos y así, eliminados del agua subterránea.