MODELO HIDRODINÁMICO DE ZONA DE MEZCLA – CORM

(CORNELL MIXING ZONE EXPERT SYSTEM)

Sistema de software comprensivo para el análisis, predicción, y diseño de salidas de zona de mezcla, resultado de la descarga de agentes contaminantes líquidos en diversos cuerpos de agua. Contiene modelos matemáticos además de interfaces inteligentes para la creación y diseño de modelos de descargas (Merizalde, 2008).

La versión inicial del CORMIX era capaz del modelamiento de descargas de un solo puerto y multipuertos en ambientes estancados o fluidos, uniformes o estratificados.

El modelo ha sido significativamente extendido, inicialmente por la adición configuraciones de descarga superficial, luego por la adición de descargas densas a partir de plataformas de extracción de petróleo y descargas de salmueras de plantas desalinizadoras (Rodi y Uhlmann, 2012).

El CORMIX está enfocado en el asesoramiento del impacto ambiental y las medidas de regulación. Se desarrolló bajo algunos acuerdos de cooperación financiera entre la U.S. EPA, la oficina de recuperación de los Estados Unidos, la Universidad de Cornell, el Instituto de post grado de Oregón, la Universidad del Estado de Karlsruhe, la Universidad de Portland, y MixZon Inc. durante el período 1985-2007 (Merizalde, 2008).

El énfasis principal del sistema está en predecir la geometría y las características de la dilución inicial, tanto como la conformidad con las regulaciones de calidad de agua con las que son medidas los vertidos, también predice el comportamiento de la pluma de la

descarga en grandes distancias. El CORMIX contiene 4 modelos base de simulación hidrodinámica y 2 modelos de la simulación de post-procesamiento:

• Modelo de simulación para descargas simples o un solo difusor (CORMIX1).

• Modelo de simulación para multipuertos o varios difusores sumergidos (CORMIX2).

• Modelo de simulación para descargas en superficie flotantes (CORMIX3).

• Modelo de simulación para densidades muy altas y/o descargas de sedimento de un solo difusor, multidifusores sumergidos, o descargasen superficie laterales dentro de ambientes costeros no limitados (DHYDRO).

• Modelo de simulación de Post-procesamiento para detalles de zona de mezcla cercana para un solo difusor sumergido y difusores múltiples en ambientes no limitados (CORJET).

• Modelo de simulación de Post-procesamiento para análisis de plumas a grandes distancias (FFL).

La metodología básica del CORMIX permite hacer predicciones detalladas de las condiciones de la zona de mezcla, controlaren conformidad con las regulaciones, e investigar fácilmente el funcionamiento de los diseños alternativos de las descargas sin la necesidad del entrenamiento especializado o extenso en hidrodinámica (Jirka, 1996).

La metodología básica del CORMIX confía en la asunción de ambientes en condiciones constantes. Sin embargo la versión actual contiene rutinas especiales para el uso en ambientes altamente inestable, tales como condiciones de revocación de marea donde ocurre acumulación transitoria y recirculación de agentes contaminantes y los efectos que pueden ocurrir (Calzada, 2011).

El software analiza la data para determinar el tipo de descarga involucrado y calcula la apropiada escala de longitud cuyos rangos clasifican el flujo en estudio. Los resultados son usados para generar expresiones algebraicas los cuales hacen predicciones. Dependiendo de la clasificación de flujo, CORMIX elige que ecuaciones de predicción usar. En algunas ocasiones, usa un modelo integral similar a DKHW (un modelo euleriano para plumas individuales y unidas) para la fase inicial del desarrollo de la pluma, y expresiones empíricas algebraicas para el resto. CORMIX ofrece predicciones de amplia gama de condiciones de descarga y configuraciones de difusores. Las versiones más

recientes han extendido su capacidad grafica de modelar y mejorar los cálculos hidráulicos. Debido a la clasificación de flujos en casos discretos, sus predicciones pueden tener discontinuidades y grandes cambios en respuesta de cambios pequeños en parámetros de entrada (Roberts et al. 2010).

La aplicabilidad de utilizar una herramienta matemática, como es el uso de un modelo, no es otra que el de validar técnicamente la información recopilada del vertimiento para la descarga de residuos líquidos en el cuerpo receptor, especialmente si permite considerar y simular diversas situaciones que resultan de interés. El uso de herramientas computacionales para la predicción del comportamiento de una descarga en un cuerpo de agua, es una opción viable y segura, si se comprueba que dicha herramienta es aplicable al medio ambiente que estamos estudiando, y si se extiende su uso. En Estados Unidos se han implementado programas de predicción de plumas que requieren de pocos datos de terreno y se ajustan a varios escenarios de descarga y se han ido perfeccionando sumando a las predicciones, recomendaciones de diseño y despliegues gráficos de las plumas de descarga (Calzada, 2011).

A su vez, el CORMIX tiene un sistema de clasificación de flujo basado en la escala de longitud de análisis del proceso de interacción limítrofe. CORMIX determina la estabilidad de la descarga y el límite del proceso de interacción antes de ejecutar una serie de modelos de flujo regional para completar la simulación en el campo cercano y en el campo lejano. Este programa contiene alrededor de 60 clasificaciones de flujo (Fernando, 2012).

El Ministerio de Medio Ambiente de España, en su Manual para la gestión de vertidos: Autorización de vertido (Dirección General del Agua, 2007), señala que los solicitantes de autorizaciones de vertimiento deben evaluar la incidencia del vertido en el medio receptor. Además, recomienda que la comprobación del cumplimiento de la normativa se pueda valorar a través del uso de Modelos matemáticos de simulación, como el CORMIX.