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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
de contaminantes en las redes de agua potable, que consideran la convección y la reacción,
mas no la dispersión. Ejemplos de modelos de este tipo son los así llamados por sus autores
modelo lagrangiano de transporte
de Liou y Kroon (1987),
el enfoque dinámico para modelar la
calidad del agua
(Grayman
et al.
1988),
el método de los elementos discretos
de Rossman
et al.
(1993), y varios más. Un resumen y descripción de las diferentes variantes de los modelos de
este tipo pueden ser encontrados en las memorias de una conferencia especial sobre el tema
(AWWARF y EPA 1996) y en un informe de la American Water Works Association Research
Foundation (AWWARF 1991). Modelos similares han sido publicados también en México
(Tzatchkov y Arreguín 1996; Tzatchkov 1996). En todos estos modelos la dispersión no se
toma en cuenta. Algunos de los autores manifiestan que es despreciable en el caso de las
redes de agua potable, pero ninguno de ellos ha presentado alguna evaluación de su efecto
cualitativo y cuantitativo en las diferentes condiciones de flujo, diámetros de las tuberías y
otros factores. Biswas
et al.
(1993) presentan un modelo en que se considera la difusión, pero
sólo en la dirección radial. Varios programas de computadora que usan métodos que consi-
deran solamente convección y reacción son conocidos, siendo el más conocido el programa
EPANET desarrollado por la Environmental Protection Agency de los Estados Unidos de
Norteamérica (USEPA) (Rossman 1993, AWWARF y EPA 1991).
Los datos de numerosas mediciones de campo en diferentes redes de distribución en di-
ferentes ciudades, por ejemplo los publicados por Rossman
et al.
(1993) y AWWARF y EPA
(1991), muestran que los modelos que consideran convección y reacción dan buenos resulta-
dos para la mayoría de los casos, pero no en todos los casos. En las tuberías que presentan
bajas velocidades del flujo, las predicciones del modelo de convección-reacción difieren con-
siderablemente de las concentraciones medidas, como se observa en los datos para algunos
de los puntos de observación, reportados por Rossman
et al.
(1993), que también se presentan
más adelante en este trabajo. Las bajas velocidades del flujo son frecuentes en las redes de
distribución, debido a muchos factores, entre los cuales destacan la variación de la demanda
dentro del día, el requerimiento de un diámetro mínimo en el diseño, y el sobredimensio-
namiento de la red que a veces se practica con vistas a cubrir demanda futuras. Un estudio
llevado a cabo en la red de distribución de una unidad habitacional en el estado de Morelos,
México, con base en simulaciones hidráulicas y mediciones en campo Hansen-Rodríguez
(1997), reporta que en un 66% de las tuberías de la red se tienen velocidades muy bajas que
tienden a un flujo laminar. Es importante entonces considerar la dispersión en la modelación
del transporte de contaminantes en las redes de distribución.
Desde el punto de visto algorítmico y computacional, una solución numérica que toma en
cuenta la dispersión en una red es mucho más complicada en comparación con las soluciones
numéricas que sólo consideran convección y reacción. Las ecuaciones de convección pura, o
de convección-reacción, se solucionan por métodos lagrangianos (que siguen el movimiento
de las partículas con el flujo) explícitos, en que solamente se calcula el traslado derivado
por la velocidad del flujo (o el traslado y decaimiento por reacción) del estado dado en las
condiciones iniciales. Estas soluciones numéricas no son adecuadas para tratar la dispersión.
Soluciones numéricas de tipo euleriano (de malla de cálculo fija) podrían ser usadas para
