Denominación de la asignatura: Flujos Ambientales y Dispersión de Contaminantes
Postgrado al que pertenece: Máster Interuniversitario en Mecánica de Fluidos Computacional
Materia a la que pertenece: Aplicaciones de la CFD
Créditos ECTS: 3
Cuatrimestre en el que se imparte: Segundo
Carácter de la asignatura: Obligatoria

Presentación

El sistema natural formado por diferentes fases permite el transporte de contaminantes a través de ellas. En esta asignatura se presentarán los mecanismos que producen este transporte y que se traduce en exposiciones a ambientes contaminados. Una vez realizado el curso los alumnos deberían ser capaces de realizar cálculos para predecir distribuciones de concentración de contaminantes para episodios concretos, bien mediante modelos algebraicos simples, bien mediante software específico. Es importante que el alumno sea capaz de discernir, entre la gran cantidad de parámetros y variables que influyen en un episodio de contaminación, aquellos que inciden más directamente en la distribución de los contaminantes.

Se estudiará el transporte a través de los principales medios ambientales. Después de una introducción sobre cómo se interrelacionan estos medios, se verá el transporte en medio poroso subterráneo (acuíferos), a lo largo del cauce de los ríos, en mares…, y, finalmente, la dispersión atmosférica en el aire.

Se hará uso de software libre que permita simular los flujos ambientales y la dispersión de contaminantes en ellos. Este software incluye el programa QUAL2K para ríos, el programa comercial SIMOIL (desarrollado por uno de los profesores) para simular la evolución de vertidos en el mar y el programa AERMOD para el caso de dispersión atmosférica.

Competencias básicas

  • CB6: Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7: Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8: Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB10: Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias específicas

  • CA1: Aplicar las leyes físicas y las ecuaciones matemáticas que rigen el comportamiento de un fluido en sistemas complejos con o sin transferencia de materia, energía o reacción química.
  • CA3: Diseñar, desarrollar e implementar los algoritmos necesarios para abordar problemas complejos relacionados con la mecánica de fluidos y el transporte de calor, materia o reacción química.
  • CA8: Definir correctamente los parámetros necesarios para realizar una simulación numérica en problemas de fluidos, incluyendo el diseño de la malla computacional y la determinación de las condiciones de flujo, de contorno e iniciales que presenta el problema que se plantea.
  • CA9:Determinar objetivamente y de forma crítica si la solución obtenida a partir de la utilización de un programa de simulación numérica es válida o puede contener errores.
  • CA12:Identificar los diferentes modelos de reacción química y aplicar los conocimientos y técnicas relativos a la simulación numérica, análisis de datos y visualización de resultados al estudio de sistemas de flujo con reacción química.
  • CA13: Aplicar los conocimientos y técnicas relativos a la simulación numérica, análisis de datos y visualización de resultados al estudio de flujos en equipos industriales.
  • CA14: Aplicar los conocimientos y técnicas relativos a la simulación numérica, análisis de datos y visualización de resultados al estudio de flujos medioambientales y a la dispersión de contaminantes.

Competencias transversales

  • CT1: Desarrollar la autonomía suficiente para trabajar en proyectos de investigación y colaboraciones científicas o tecnológicas dentro de su ámbito temático.
  • CT2: Formular valoraciones a partir de la gestión y uso eficiente de la información.
  • CT3: Resolver problemas complejos de forma crítica, creativa e innovadora en contextos multidisciplinares.
  • CT4: Trabajar en equipos multidisciplinares y en contextos complejos.

Tema 1. Equilibrio y transferencia en interfases medioambientales

  • Introducción y objetivos
  • Equilibrio químico en interfases ambientales
  • Coeficientes de partición aire/agua, sólidos/agua
  • Flujo interfacial de productos químicos
  • Transferencia de materia aire/agua
  • Transferencia de materia suelo/atmósfera

Tema 2. Dispersión de contaminantes en aguas subterráneas

  • Introducción y objetivos
  • Movimiento del agua en medio poroso saturado
  • Transporte de contaminantes en medio poroso saturado
  • Efectos de la dispersión y de la sorción en el transporte
  • Programas de cálculo para el flujo y la dispersión de contaminantes en el subsuelo

Tema 3. Dispersión de contaminantes en ríos

  • Introducción y objetivos
  • Características del movimiento del agua
  • Transporte de contaminantes y oxígeno
  • Introducción al simulador QUAL2K

Tema 4. Dispersión de contaminantes en mares

  • Contaminación por hidrocarburos en el mar
  • Física y química de la evolución de un vertido de hidrocarburos en el mar
  • Modelos de dispersión de un vertido de hidrocarburos en el mar
  • El simulador SIMOIL para la predicción de vertidos de petróleo en el mar

Tema 5. Dispersión de contaminantes en la atmósfera (I). Introducción

  • Introducción
  • Tipos de modelos de dispersión de contaminantes en la atmósfera
  • Meteorología para la modelización de la dispersión en la atmósfera

Tema 6. Dispersión de contaminantes en la atmósfera (II). Modelos gaussianos

  • Introducción
  • La física de la dispersión de contaminantes en el penacho de una fuente contaminante
  • El modelo gaussiano

Tema 7. Dispersión de contaminantes en la atmósfera (III). Predicción con AERMOD

  • Introducción. Variables y datos de entrada
  • Predicción de la concentración de contaminantes con AERMOD
  • Comparación de los resultados de AERMOD con modelos RANS y LES

Las actividades formativas de la asignatura se han elaborado con el objetivo de adaptar el proceso de aprendizaje a las diferentes capacidades, necesidades e intereses de los alumnos.

Las actividades formativas de esta asignatura son las siguientes:

  • Trabajos. Se trata de actividades de diferentes tipos: reflexión, análisis de casos, prácticas, etc.
  • Participación en eventos. Son eventos programados todas las semanas del cuatrimestre: sesiones presenciales virtuales, foros de debate.
Descargar programación

Estas actividades formativas prácticas se completan, por supuesto, con estas otras:

  • Estudio personal
  • Tutorías. Las tutorías se pueden articular a través de diversas herramientas y medios. Durante el desarrollo de la asignatura, el profesor programa tutorías en días concretos para la resolución de dudas de índole estrictamente académico a través de las denominadas “sesiones de consultas”. Como complemento de estas sesiones se dispone también del foro “Pregúntale al profesor de la asignatura” a través del cual se articulan algunas preguntas de alumnos y las correspondientes respuestas en el que se tratan aspectos generales de la asignatura. Por la propia naturaleza de los medios de comunicación empleados, no existen horarios a los que deba ajustarse el alumno.
  • Examen final presencial

Las horas de dedicación a cada actividad se detallan en la siguiente tabla:

ACTIVIDADES FORMATIVAS HORAS POR ASIGNATURA % PRESENCIAL
Sesiones presenciales virtuales 21 horas 100%
Lecciones magistrales 9 horas 0
Estudio del material básico 75 horas 0
Lectura del material complementario 36 horas 0
Trabajos, casos prácticos, test 27 horas 0
Sesiones prácticas de laboratorio virtual 18 horas 16,7 %
Tutorías 24 horas 30 %
Trabajo colaborativo 9 horas 0
Examen final presencial 6 horas 100%
Total 225 horas 16,5%

Bibliografía básica

Recuerda que la bibliografía básica es imprescindible para el estudio de la asignatura. Cuando se indica que no está disponible en el aula virtual, tendrás que obtenerla por otros medios: librería UNIR, biblioteca...

Los textos necesarios para el estudio de la asignatura están disponibles en el aula virtual.

Bibliografía complementaria

Bedient, P. B, Rifai, H. S. y Newell, C. J. (1999). Ground Water Contamination (pp. 15-28 y 161-180). Upper Saddle River (NJ): Prentice Hall.

Chapra, S. C. (1997). Surface Water-Quality Modeling (pp. 247-250, 353-364 y 389-391). Long Grove (Illinois): Waveland Press, Inc.

Cuesta, I. (1988). Simulació Numérica d’un Vessament de Cru en Medi Marítim (Tesis de licenciatura). Universidad de Barcelona, Tarragona (España).

U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Quality Planning and Standards, Air Quality Assessment Division, AERMOD Implementation Workgroup. (2016). AERMOD Implementation Guide (pp 1-30). (n. d.): Autor.

Visscher, A. de. (2013). Air Dispersion Modeling. Foundations and Applications (pp. 1-12). Hoboken (NJ): John Wiley & Sons, Inc.

El sistema de calificación se basa en la siguiente escala numérica:

0 - 4, 9 Suspenso (SS)
5,0 - 6,9 Aprobado (AP)
7,0 - 8,9 Notable (NT)
9,0 - 10 Sobresaliente (SB)

La calificación se compone de dos partes principales: actividades realizadas a lo largo del curso y un examen final.

La evaluación continua supone el 40% de la calificación final. Este 40% de la nota final se compone de las calificaciones obtenidas en las diferentes actividades formativas llevadas a cabo durante el cuatrimestre.

Ten en cuenta que la suma de las puntuaciones de las actividades de la evaluación continua permite que realices las que prefieras hasta conseguir el máximo puntuable mencionado en la programación semanal. En ella se detalla la calificación máxima de cada actividad o evento concreto puntuables.

El examen se realiza al final del cuatrimestre y es de carácter PRESENCIAL y OBLIGATORIO. Supone el 60% de la calificación final y para que la nota obtenida en este examen se sume a la nota final, es obligatorio APROBARLO. En caso de no aprobar este examen existe la posibilidad de realizar un examen extraordinario de recuperación. La calificación de este segundo examen sustituye a la nota del primer examen y continúa teniendo un peso del 60% en la nota final de la asignatura.

El sistema de evaluación de la asignatura es el siguiente:

Sistema de evaluación Ponderación min - max
Participación del estudiante (sesiones, foros, tutorías) 0% - 40%
Trabajos, proyectos, laboratorios/talleres y casos 0% - 40%
Test de autoevaluación 0% - 40%
Examen final presencial 60% - 60%

Jordi Grifoll Taverna

Formación académica: Licenciado con grado en Química por la Universidad de Barcelona en 1977. Realizó su doctorado sobre transferencia de materia sobre superficies lisas y rugosas en la misma universidad y la presentó en el año 1984.

Experiencia: Catedrático de Ingeniería Química, imparte docencia desde el año 1978. Ha participado en enseñanzas de licenciatura, grado y máster en ámbitos de matemáticas e ingeniería química. Entre las asignaturas que ha impartido durante más tiempo destacan Fundamentos de Ingeniería Química y Fenómenos de Transporte a nivel de licenciatura/grado e Hidrología y Fenómenos de Transporte Avanzados a nivel de máster.

Líneas de investigación: Sus líneas de investigación han estado siempre relacionadas con la transferencia de materia con aplicación a ámbitos muy diversos, incluyendo el transporte de contaminantes en la zona no saturada del suelo. Actualmente forma parte del laboratorio de investigación DEW (Droplets, intErfaces and floWs) y su interés es la simulación de los procesos de transporte, evaporación y transformación en sistemas de electrosprays.

Ildefonso Cuesta Romeo

Formación académica: Doctor en Ciencias Químicas por la Universidad de Barcelona en el año 1993, realizó su especialización en Mecánica de Fluidos Computacional, en el Centro de Supercomputación Cray Research (EE. UU.). Profesor Titular de Universidad del Área de Mecánica de Fluidos, pertenece al grupo ECoMMFiT del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Rovira i Virgili.

Experiencia: Su experiencia docente de 30 años se ha realizado en los ámbitos de las ciencias e ingenierías: Química, Mecánica, Informática y Electrónica. También ha impartido docencia en diferentes másteres de Ingeniería Química, Electrónica y Ambiental. Ha colaborado en la formación y dirección de ocho estudiantes de doctorado y ha sido miembro de tres proyectos de innovación docente. En gestión ha sido secretario del ICE, subdirector de la ETSIQ y director del Departamento de Ingeniería Mecánica.

Líneas de investigación: Sus líneas de investigación principales están relacionadas con el estudio de la mecánica de fluidos, los fenómenos de transporte, la modelización de la dispersión de contaminantes y la computación y los métodos numéricos. Es coautor de 55 publicaciones y también autor y desarrollador de códigos de la computación en mecánica de fluidos y fenómenos de transporte como son 3DINAMICS, SIMOIL y ESTIMA. En el ámbito de I+D ha colaborado en numerosos proyectos.

Obviamente, al tratarse de formación online puedes organizar tu tiempo de estudio como desees, siempre y cuando vayas cumpliendo las fechas de entrega de actividades, trabajos y exámenes. Nosotros, para ayudarte, te proponemos los siguientes pasos:

  1. Desde el Campus virtual podrás acceder al aula virtual de cada asignatura en la que estés matriculado y, además, al aula virtual del Curso de introducción al campus virtual. Aquí podrás consultar la documentación disponible sobre cómo se utilizan las herramientas del aula virtual y sobre cómo se organiza una asignatura en la UNIR y también podrás organizar tu plan de trabajo personal con tu profesor-tutor.
  2. Observa la programación semanal. Allí te indicamos qué parte del temario debes trabajar cada semana.
  3. Ya sabes qué trabajo tienes que hacer durante la semana. Accede ahora a la sección Temas del aula virtual. Allí encontrarás el material teórico y práctico del tema correspondiente a esa semana.
  4. Comienza con la lectura de las Ideas clave del tema. Este resumen te ayudará a hacerte una idea del contenido más importante del tema y de cuáles son los aspectos fundamentales en los que te tendrás que fijar al estudiar el material básico. Consulta, además, las secciones del tema que contienen material complementario.
  5. Dedica tiempo al trabajo práctico (sección Actividades y Test). En la programación semanal te detallamos cuáles son las actividades correspondientes a cada semana y qué calificación máxima puedes obtener con cada una de ellas.
  6. Te recomendamos que participes en los eventos del curso (sesiones presenciales virtuales, foros de debate…). Para conocer la fecha concreta de celebración de los eventos debes consultar las herramientas de comunicación del aula vitual. Tu profesor y tu profesor-tutor te informarán de las novedades de la asignatura.

En el aula virtual del Curso de introducción al campus virtual encontrarás siempre disponible la documentación donde te explicamos cómo se estructuran los temas y qué podrás encontrar en cada una de sus secciones.

Recuerda que en el aula virtual del Curso de introducción al campus virtual puedes consultar el funcionamiento de las distintas herramientas del aula virtual: Correo, Foro, Sesiones presenciales virtuales, Envío de actividades, etc.

Ten en cuenta estos consejos...

  • Sea cual sea tu plan de estudio, accede periódicamente al aula Virtual, ya que de esta forma estarás al día de las novedades del curso y en contacto con tu profesor y con tu profesor tutor.
  • Recuerda que no estás solo: consulta todas tus dudas con tu profesor-tutor utilizando el correo electrónico. Además, siempre puedes consultar tus dudas sobre el temario en los foros que encontrarás en cada asignatura (Pregúntale al profesor).
  • ¡Participa! Siempre que te sea posible accede a los foros de debate. El intercambio de opiniones, materiales e ideas nos enriquece a todos.
  • Y ¡recuerda!, estás estudiando con metodología on line: tu esfuerzo y constancia son imprescindibles para conseguir buenos resultados. ¡No dejes todo para el último día!