Simuladores y utilidades para Ing. Química e Ing. Ambiental
PRINCIPIO DE LA IRA
"No intente nunca calmar a alguien que
se encuentre en el punto máximo de la
ira"
Estos simuladores y programas para computadora son de utilidad para la realización de cálculos en Ingeniería Química y ambiental, además de tener gran aplicación académica.
La sección se divide en dos partes:
- Simulamiento Ambiental y Dinámica de Contaminantes: contiene simuladores avanzados de fenómenos fisicoquímicos, biológicos y bioquímicos presentes por la generación y dispersión de contaminantes industriales y agrícolas que ponen en riesgo la vida humana y biológica.
- Programas Convencionales: utilidades para operaciones comunes en Ingeniería Química.
Se han tratado de incluir programas de libre acceso y del mejor nivel de confiabilidad disponible.
- PRZM/PRMZ3: Dinámica del transporte (difusivo) y degradación química de contaminantes en suelo y agua
- SED3D: Modelo en tres dimensiones de la hidrodinámica de transporte y sedimentación en lagos y estuarios
- PATRIOT: Evaluación del potencial de infiltración de pesticidas en aguas superficiales y subterráneas
- FGETS: Intercambio de sustancias tóxicas en especies marinas (vía alimentaria o respiratoria)
- WASP: Programa para la simulación de la calidad del agua
- 3MRA: Evaluación de riesgos producidos por la exposición a contaminantes (humanos y animales)
- SWMM: Modelo para el diseño de redes urbanas de saneamiento y drenaje de aguas pluviales
- VisualPlumes: Simula el mezclado de vertimientos contaminantes en cuerpos acuáticos
- FEMWATER/LEWASTE: Simulación de sistemas húmedos con infiltraciones en medios porosos (suelos)
- 32 Principales Ecuaciones de Estado (Ecuaciones y Parámetros)
- Reglas de Mezclado Para Ecuaciones de Estado
- Estructuras Químicas de Biomoléculas (Azucares, Lípidos, Aminoácidos, Ácidos Nucleícos)
- Estructuras Moleculares de Fármacos Comunes
- Constantes de Disociación de Ácidos
- Constantes de Solubilidad de Sustancias
- Algunos Consejos de Informática en General (Windows, Hotmail, Seguridad)
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PRZM/PRMZ3
El modelo PRZM puede simular el transporte a través del suelo y la transformación de un compuesto contaminante a subespecies producidas por la descomposición de este.
El modelo PRZM3 modela el ciclo del nitrógeno en suelos, además de hacer el seguimiento a descargas de pozos sépticos y su movimiento por las aguas subterráneas.
Ambos modelos evalúan la presencia de pesticidas y nitrógeno debido a suelos de cultivo. Tienen capacidades de modelamiento de acuerdo a la temperatura y tipo de suelo, de la posible vaporización, volatilización y transporte en la fase vapor dentro de los poros del suelo, así como la irrigación y la transformación microbial.
Sistema Operativo: Windows
ArribaSED3D (Three-Dimensional Numerical Model of Hydrodynamics and Sediment Transport in Lakes and Estuaries)
"Modelo de tres dimensiones numéricas de hidrodinámica de transporte y sedimentación en lagos y estuarios" simula el flujo de sedimento en lagos, estuarios, bahías y aguas costeras.
SED3D es un sistema de modelamiento dinámico que puede ser usado para simular el flujo y sedimentación en diferentes cuerpos de agua bajo la fuerza de vientos, olas, flujos de agua fresca y gradientes de densidad con la influencia de las fuerzas de Coriolis, además de batimetría compleja.
Este modelo puede ejecutarse en modo de transporte en tres dimensiones o modo vertical de dos dimensiones (x-y) o también en modo bidimensional x-z. Con las propiedades de contorno adecuadas, el modelo puede calcular los componentes de velocidad (u, v, w), temperatura, salinidad y concentración de sedimentos suspendidos, todo esto con respecto al tiempo y en un gráfico cartesiano x, y, z.
Se usa un modelo simplificado de segundo orden del transporte turbulento para calcular la viscosidad vertical y difusividad contenida en las ecuaciones del modelo.
Sistema Operativo: Windows
PATRIOT (Pesticide Assessment Tool for Rating Investigations of Transport)
Proporciona un método de evaluación rápida del transporte de pesticidas en aguas subterráneas a nivel local o regional.
Evalúa la vulnerabilidad de un agua subterránea cuantificando el potencial de infiltración del pesticida en términos de la masa de pesticida transportado por unidad de masa de agua.
Sistema Operativo: Windows
FGETS (Food and Gill Exchange of Toxic Substances)
Considera la dinámica biológica de las especies marinas y las propiedades fisicoquímicas del agente químico contaminante de modo que determina el intercambio difusivo a través de la mucosa intestinal, además de considerar la morfología del pez, la cantidad de lípidos presentes en su organismo y su composición orgánica.
Este es un modelo avanzado que predice la porción de µgr-quimico/gr-peso de pez vivo que son bioacumulados a partir del medio donde vive (agua) o del medio y de la alimentación al mismo tiempo.
Sistema Operativo: Windows
WASP (Water Quality Analysis Simulation Program)
Aplicación para el modelamiento de la difusión y transporte de contaminantes en aguas superficiales.
Basado en un modelo flexible que permite su aplicación en una, dos o tres dimensiones. Permite además que el usuario modifique y añada subrutinas propias a las ya existentes en el programa lo cual facilita su aplicación a una gran variedad de problemas.
Los problemas estudiados usando WASP incluyen Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO), dinámica de nutrientes y eutrofización basados en la cantidad de Oxígeno Disuelto, así como también la contaminación bacterial, Demanda Química de Oxígeno (DQO), contaminación por compuestos orgánicos y metales pesados.
El modelo WASP combina una estructura cinética (TOXI5), con los algoritmos de cálculo para transporte y sedimento que posee WASP, que predicen las concentraciones de químicos disueltos y absorbidos en lechos de ríos, lagos y en sus respectivas aguas.
También incluye subrutinas que predicen las dinámicas de OD y eutrofización afectadas por los nutrientes presentes y el material orgánico.
Sistema Operativo: Windows
3MRA (Multimedia, Multi-pathway, Multi-receptor Exposure and Risk Assessment)
Proporciona la posibilidad de evaluar el riesgo potencial a la salud humana y ecológica de la exposición a largo término (crónica) a químicos producidos en depósitos de desechos.
El modelo 3MRA permite considerar varios niveles de riesgo de acuerdo al grado de exposición recibida ya sea por medio subterráneo, superficial o aéreo.
Es una herramienta aplicada a estudios de impacto ambiental en instalaciones que utilicen compuestos químicos a los cuales podría o se está presentando actualmente exposición.
Sistema Operativo: Windows
SWMM (Storm Water Management Model)
Es un modelo de computadora para el análisis de los problemas de cantidad y calidad asociados con la escorrentía urbana. La simulación puede ejecutarse para recolecciones mediante desagües civiles o para desagües combinados: civiles y naturales. También es posible la predicción de flujos, etapas y concentraciones de contaminantes.
Parte de las subrutinas resuelven las ecuaciones de flujo dinámico (ecuaciones de St Venant) para una precisa simulación de aguas negras, conexiones entrelazadas, sobrecargas y flujos a presión. El usuario puede modelar todos los aspectos de la hidrología urbana y calidad de los ciclos, incluyendo aguas lluvias, derretimiento de nieve, escorrentía superficial y subterránea, flujo a través de la red de drenaje urbano, almacenamiento y tratamiento.
Se pueden realizar análisis estadísticos a largo término (años) de la información de precipitación y de los resultados obtenidos de la propia simulación. SWMM puede ser usado en la planeación y diseño.
Posee una opción de planeación que se usa para una evaluación general de un problema de escorrentía urbana o para evaluar determinadas propuestas de tratamiento.
Sistema Operativo: Windows
VisualPlumes
El modelo es un software basado en Windows que simula las corrientes superficiales resultantes de un vertimiento.
El simulador es de utilidad en la elaboración de análisis de las zonas de mezclado como resultado de determinada mezcla (corrientes acuáticas), Carga Total Máxima Diaria (CTMD) y otras aplicaciones de calidad del agua.
Sistema Operativo: Windows
FEMWATER/LEWASTE (Three-Dimensional Finite Element Model of Water Flow Through Saturaded -Unsaturaded Media)
Aplicado en el desarrollo de sellamientos y protección de pozos de agua potable, así como en el análisis del comportamiento de depósitos de residuos con contenido de humedad que pueda producir infiltraciones.
Simula el transporte de agua en medios porosos (suelos).
Puede simular sistemas con múltiples salidas y entradas.
Sistema Operativo: Windows
Simulador de Columnas Empacadas
Simulador para este tipo de columnas. Introduciendo la información adecuada, proporciona la información acerca de su operación.
Muestra gráficas del proceso y datos.
Programa recomendado para el estudiante de la materia de Operaciones de Separación
Sistema Operativo: Windows
Laboratorio de Reactores
Programa que simula problemas con reactores del tipo CSTR, PFR, etc.
Se puede cambiar la cinética de reacción, la cantidad de flujo de entrada, el tiempo, la concentración.
Muestra una gráfica del proceso (puede cambiar las variables de la gráfica: concentración contra tiempo, moles de entrada contra tiempo, etc.).
Programa recomendado para el estudiante de la materia de Diseño de Reactores
Sistema Operativo: Windows
Destilación: Diagramas de McCabe-Thiele y Métodos Shortcut
Programa en Microsoft Excel que permite determinar el número de etapas de una mezcla de hasta 3 componentes basado en el método McCabe-Thiele y distintos métodos shortcut.
El programa calcula y muestra todas las constantes del equilibrio, por lo cual es posible hacer un seguimiento de toda la operación de cálculo y asegurarnos de qué está pasando.
Contiene una base de datos propia de constantes termodinámicas de 87 componentes orgánicos e inorgánicos.
Sistema Operativo: Windows
Cinética: Análisis de Datos de Velocidad de Reacción
Programa que permite hallar las constantes cinéticas de una reacción química si se dispone de datos temperatura vs alguna constante (velocidad de reacción, concentración, etc).
El programa presenta varios métodos de cálculo: Integral, Diferencial, Ecuación de Arrhenius, velocidad-concentraciones
Sistema Operativo: Windows
Titulación Ácido-Base
Buen programa en español el cual puede calcular las concentraciones de un equilibrio de este tipo si se conocen los valores de concentración inicial de ácidos y bases.
Calcula el pH, pOH y las concentraciones de ácido débil, base fuerte ( o fuerte y débil, según sea el caso) en el equilibrio.
Sistema Operativo: Windows
Titilación Ácido-Base 2
Programa similar al anterior, pero con la ventaja de que muestra la curva de la titulación (se observa claramente el cambio). La información de entrada se puede variar.
Incluye además una pequeña base de datos de propiedades de las sustancias.
El único inconveniente es que está un poco limitado debido a que el programa es de pago (algunos compuestos no aparecen en la base de datos). Pero a pesar de esto, sigue siendo muy útil.
Sistema Operativo: Windows
Validación y Aplicación del Modelo HELP para la Predicción de la Formación de Lixiviados en un Relleno Sanitario
Se realizó la validación y posterior aplicación de este modelo computacional diseñado para predecir la formación de lixiviados en un relleno sanitario.
Por vez primera se valida este modelo en América Latina, así como por primera vez se realiza su validación en condiciones de clima tropical.
Una de las características de este modelo es su capacidad de predecir la formación de lixiviados en períodos de entre 15 a 20 años hacia el futuro; esto permite la proyección de plantas de tratamiento de lixiviados en rellenos sanitarios desde el mismo momento de su construcción y con capacidad para funcionar durante todo el tiempo de vida del relleno sanitario.
Ya que el modelo HELP simula el comportamiento del relleno sanitario en cada una de sus capas, es una herramienta de diseño que permite analizar el desempeño de diferentes materiales de construcción en el relleno, en la etapa previa a su construcción.
Artículo, 12 páginas.
