MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE

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SILABO

I. DATOS GENERALES

1.1. Nombre de la Asignatura : MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE

SISTEMAS AMBIENTALES

1.2. Carácter : Obligatorio

1.3. Carrera Profesional : Ingeniería Ambiental

1.4. Código : IA0805

1.5. Semestre Académico : 2014 – I 1.6. Ciclo Académico : Octavo

1.7. Horas de Clase : 03 Teoría y 02 Práctica

1.8. Créditos : 04

1.9. Pre- Requisito : Desarrollo Sostenible / Contaminación Atmosférica II. SUMILLA

Comprende el estudio de las leyes, principios, fundamentos; sus mecanismos y aplicaciones del modelamiento matemático en sistemas ambientales; con énfasis en los métodos numéricos utilizadas para resolver ecuaciones diferenciales parciales que resuelven los problemas ambientales de modelos en sistemas físicos; transporte de materia: difusión, advección y advección-difusión-dispersión. Modelos de Poblaciones, Modelos de Calidad de Agua en sistemas acuáticos, Modelos hidrodinámicos, modelos de transporte de sedimentos y contaminantes básicos en ecosistemas marinos.

Proporcionar al estudiante conocimiento y aplicación de principios de la modelación matemática en sistemas ambientales; así como las aplicaciones a otros sistemas naturales.

TEMA: _{Teoría de modelos y simulación, ecuaciones diferenciales parciales, métodos} numéricos, programación matemática con matlab y fortran, métodos de interpolación, análisis de datos, la ecuación de adveción, difusión, advección difusión dispersión con soluciones analíticas y numéricas, ecuaciones hidrodinámicas, ecosistemas acuáticos, calidad de aguas, procesos de transporte de contaminantes, modelos matemáticos y condiciones de frontera, modelos estadísticos.

III. COMPETENCIA

La asignatura de Modelamiento y Simulación de Sistemas Ambientalesforma al estudiante en el uso de herramientas matemáticas y programación para la resolución de problemas relacionados con los sistemas ambientales, por consiguiente la competencia que se

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desarrollará en el alumno es la capacidad de análisis y síntesis en el tratamiento de datos y la modelación de sistemas ambientales para integrar los conocimientos y analizar las principales interacciones y procesospara evaluar el estado del ecosistema.

IV. PROGRAMACION TEMATICA PRIMERA UNIDAD

“Introducción a la Teoría de Modelos y Simulación” COMPETENCIA ESPECÍFICA

1. Elabora detalles de elementos tomando en cuenta parámetros y propiedades en la formulación de modelos matemáticos.

2. Aplica sus conocimientos adquiridos en la modelación ambiental.

SEGUNDA UNIDAD

“Programación Física y Matemática” COMPETENCIA ESPECÍFICA

1. Representa esquemáticamente y analíticamente aspectos de programación física y matemática.

2. Participa en el desarrollo de estos conocimientos formulando los criterios básicos de la programación y formulación matemática.

N°

SEMANA CONTENIDOS TEMATICO

PROCEDIMIENTO Y

ESTRATEGIAS ACTIVIDADES

4º

1º PRACTICA CALIFICADA Análisis y procesamiento de datos con matlab.

Distinguir las diferentes propiedades y aplicaciones con matlab.

Ejecutar diferentes programas con matlab

5º

Métodos de interpolación: tipos y aplicaciones

Diferentes ejercicios y problemas de aplicación.

Ejecutar diferentes programas con matlab para diferentes aplicaciones 6º Modelos de regresión, tipos y

aplicaciones

Identifica los diferentes Modelos de regresión.

Aplicación de modelos de regresión

N°

PROCEDIMIENTO Y

1º

Conceptos Fundamentales: Teoría de Modelos y Simulación, definiciones, el objetivo de los modelosfísicos y matemáticos, modelos conceptuales.

Presenta los antecedentes que se requiere para conocer y entender la simulación de sistemas ambientales

Exposición del tema Uso de la tecnología informática

Disposición a ser reflexivo y creativos.

2º

Teoría de las Ecuaciones Diferenciales Parciales (EDP) :Conceptos, clases y aplicaciones.

Distinguir los tipos y las diferentes

propiedades de las EDP

Disposición al trabajo en equipo a través de soluciones de las EDP

3º

Métodos Numéricos: diferencias finitas, elementos finitos y volúmenes finitos.

Distinguir los diferentes métodos numéricos en la solución de EDP.

Soluciones numéricas con programación matlab y fortran.

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N°

PROCEDIMIENTO Y ESTRATEGIAS ACTIVIDADES 7º 2º PRACTICA CALIFICADA Ecuación de Advección, Difusión, Advección-Difusión- Dispersión; aplicaciones en sistemas de modelación ambiental Identificación de las características de las aplicaciones de estos tipos de ecuaciones

Presentación y Exposición de una aplicación.

8 EXAMEN PARCIAL

TERCERA UNIDAD

“Modelación hidrodinámica en ecosistemas marinos” COMPETENCIA ESPECÍFICA

1. Representa mediante ecuaciones matemáticas el movimiento de los fluidos en ecosistemas marinos

2. Expresa los fenómenos del movimiento en la dinámica marina N°

PROCEDIMIENTO Y

9

Introducción, Ecuaciones

hidrodinámicas, simplificaciones físicas y matemáticas: Métodos de Euler y Lagrange, soluciones analíticas aplicaciones

Conoce los diferentes campos del movimiento de los fluidos en ecosistemas marinos

Exposición del tema Uso de la tecnología informática en la ejecución de un modelo hidrodinámico.

CUARTA UNIDAD

“Modelación en Sistemas Ambientales y Aplicaciones” COMPETENCIA ESPECÍFICA

1. Aplica los principios de la física y matemática en la modelación ambiental.

2. Representa los conceptos del movimiento de los fluidos en modelación de sistemas ambientales.

3. Experimenta los fenómenos del movimiento en diferentes ecosistemas naturales (mar, tierra y aire).

N°

PROCEDIMIENTO Y

10º

Ecología ambiental, modelos de población. Modelos de sistemas físicos, su relación con los sistemas químicos y biológicos. Modelación Hidrodinámica

Resuelve problemas con lasecuaciones fundamentales para la implementación en sistemas ambientales Aplicación de sistemas ambientales

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N°

PROCEDIMIENTO Y

11º

Modelos de calidad de aguas, cuantificación de los procesos dinámicos y transformación en sistemas acuáticos

Resuelve problemas con las ecuaciones

fundamentales de los modelos dinámicos Seminario de problemas

Aplicaciones numéricas de modelos de calidad de agua en diferentes sistemas naturales 12º Modelos de transporte de contaminantes en sistemas acuáticos

Resuelve problemas con las ecuaciones

fundamentales

Seminario de problemas

Aplicaciones prácticas con soluciones numéricas

13º

3ºPRACTICA CALIFICADA Modelos de transporte de sedimentos

Formula los aspectos para el estudio de flujo de sedimentos particulado y suspensión

14º

Modelación de la calidad de agua en sistemas fluviales, parámetros y variables de calidad, en función de los tramos de la red hidrológica. Modelación de sistemas hidrológicos.

Resuelve problemas de aplicación

Aplicaciones prácticas con soluciones numéricas 15º Sistema de aguas subterráneas. Flujo en medios porosos Modelamiento y simulación de aguas subterráneas Concepto de análisis dimensional, Resuelve problemas de ecuaciones dimensionalmente coherentes

16º Examen Final

17º Examen Sustitutorio

V. METODOLOGIA · Método

El método será inductivo deductivo y didáctico donde se transmitirá conocimientos y actitudes relacionadas con la investigación científica, con énfasis en el logro de aprendizajes por resultados.

· Procedimiento

Las clases se dictarán teniendo en cuenta la participación activa de los estudiantes en el desarrollo de los temas, la intervención del estudiante con sus interrogantes ayudará aclarar los conceptos, así mismo respondiendo las preguntas planteadas en las clases.

VI. RECURSOS

Equipos: Pizarra Acrílica, Proyector de Transparencias y de Proyector Multimedia. Textos según Bibliografía.

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VII. EVALUACION

El curso contiene Teoría, Práctica y Otros

TEORIA PRACTICA ACTITUD LABORATORIO

Examen Parcial 25% (EP) Examen Final 25% (EF) Pruebas escritas Practica (PP) 20% 1º practica calificada 2º practica calificada 3º practica calificada ·Asistencia y participación en clase ·Trabajos encargados ·Exposiciones 10% ·Prácticas especializadas de programacion con matlab y fortran 20%

El alumno como parte de su formación profesional presentará informes de lectura de artículos científicos proporcionados por el docente y complementará con la elaboración de un modelo de artículo de un trabajo encomendado y que será parte de la calificación final.

VIII. BIBLIOGRAFIA

Ø Ogunnaike B.A., Harmon Ray W., 1994, “Process Dynamics, Modeling and Control”,Oxford,

New York.

Ø Shannon R.E., 1988, “Simulación de Sistemas. Diseño, desarrollo e implementación”,

Trillas,México.

Ø Law A.M., Kelton W.D., 1991, “Simulation Modeling & Analysis”, Second Editi

on,McGraw-Hill, New York.

Ø Bear, J., Verruijt, A., 1992, Modeling Groundwater Flow and Pollution, KluwerAcademic Publishers.

Ø Carreras, P.E., Menéndez, A.N., 1990, “Mathematical simulation of pollutantdispersion”, Jr.

Ecological Modelling, 52.

Ø Fisher, H.B., 1973, “Longitudinal dispersion and turbulent mixing in openchannel flow”,

Annual Review of Fluid Mechanics, 59-78.

Ø Hoeks, J., 1981, “Analytical Solutions for Transport of Conservative andNonconservative

Contaminants in Ground Water Systems”, Water, Air, and SoilPollution, 16, 339-350.

Ø Holley, E.R., 1969, “Dispersion in homogeneous estuary flow”, Jr. HydraulicsDivision, ASCE,

96 (HY8).

Ø Thomann, R.V., Mueller, J.A., 1987, Principles of Surface Water QualityModeling and

Control, Harper Collins Publisher.

Ø Venecio, M. del Valle, Bernal, G., 1998, Contamincación de aguassubterráneas, Apuntes del curso INAP-INA.

PF = 30(EP)+30(EF)+30(PP)+ 10(TA) 100