El tanque de tormentas de Arroyofresno (Grupo 43)
| Trabajo realizado por estudiantes | |
|---|---|
| Título | El tanque de tormentas de Arroyofresno. Grupo 43 |
| Asignatura | Teoría de Campos |
| Curso | 2025-26 |
| Autores |
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| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
Contenido
- 1 Funcionamiento del Tanque de Arroyofresno
- 2 Presión y fuerzas estructurales sobre columnas
- 3 Cálculo y representación del campo de presiones P(z)
- 4 Cálculo y representación del gradiente de presión
- 5 Cálculo de la fuerza total que el agua ejerce sobre una columna
- 6 Representación del campo de concentración infiltrada
- 7 Representación del campo de gradiente de concentración infiltrada
- 8 Representación del campo de la función de concentración de la armadura
- 9 Representación de las superficies de isoconcentración dentro de una columna
- 10 Estimación de la vida útil de la columna en la zona crítica
- 11 Cálculo de la masa total de contaminantes infiltrados
- 12 Representacion del campo de concentración de contaminantes en el agua
- 13 Cálculo del gradiente de concentración de contaminante en el agua
- 14 Descripción de las superficies de isoconcentracion en el agua
- 15 Cálculo de la masa total de contaminantes en el agua del tanque
- 16 Después de 24 horas de decantación, calcular la masa de contaminación depositados, volumen del lodo, espesor promedio de la capa de lodo, espesor total de lodo acumulado
- 17 Concentración de contaminantes
- 18 Apartado 12: Gradiente de concentración
- 19 Superficies de Isoconcentración del Agua
- 20 Mapa de concentración
- 21 Decantación
- 22 Distribución de contaminantes
1 Funcionamiento del Tanque de Arroyofresno
2 Presión y fuerzas estructurales sobre columnas
3 Cálculo y representación del campo de presiones P(z)
4 Cálculo y representación del gradiente de presión
5 Cálculo de la fuerza total que el agua ejerce sobre una columna
5.1 Infiltración y corrosión en columnas
6 Representación del campo de concentración infiltrada
7 Representación del campo de gradiente de concentración infiltrada
8 Representación del campo de la función de concentración de la armadura
9 Representación de las superficies de isoconcentración dentro de una columna
10 Estimación de la vida útil de la columna en la zona crítica
11 Cálculo de la masa total de contaminantes infiltrados
11.1 Decantación y distribución de contaminantes
12 Representacion del campo de concentración de contaminantes en el agua
13 Cálculo del gradiente de concentración de contaminante en el agua
14 Descripción de las superficies de isoconcentracion en el agua
15 Cálculo de la masa total de contaminantes en el agua del tanque
16 Después de 24 horas de decantación, calcular la masa de contaminación depositados, volumen del lodo, espesor promedio de la capa de lodo, espesor total de lodo acumulado
16.1 Solución Numérica del Problema(Matlab)
16.2 Perfil de concentración de la Armadura y Distribución Radial a media altura
17 Concentración de contaminantes
17.1 Grafico de la función Cagua(z)
17.2 Mapa de Colores de Tanque
18 Apartado 12: Gradiente de concentración
18.1 Función de concentración
La concentración de contaminantes en el agua viene dada por la expresión:
[math]C_{\text{agua}}(z) = C_0 \left(1 + \alpha \frac{|z|}{H}\right)[/math]
18.2 Parámetros del problema
- [math]C_0 = 0.3 \text{kg/m}^3[/math] (concentración en superficie)
- [math]\alpha = 3[/math] (parámetro de aumento)
- [math]H = 22 \text{m}[/math] (profundidad total del tanque)
- Sistema de coordenadas: [math]z \in [-H, 0][/math] con eje z positivo hacia arriba
18.3 Simplificación para el dominio considerado
Para [math]z \leq 0[/math], tenemos que [math]|z| = -z[/math], por lo que:
[math]C_{\text{agua}}(z) = C_0 \left(1 + \alpha \frac{-z}{H}\right) = C_0 \left(1 - \alpha \frac{z}{H}\right)[/math]
18.4 Cálculo del gradiente
El gradiente de la concentración se define como:
[math]\nabla C_{\text{agua}} = \left( \frac{\partial C_{\text{agua}}}{\partial x}, \frac{\partial C_{\text{agua}}}{\partial y}, \frac{\partial C_{\text{agua}}}{\partial z} \right)[/math]
Calculamos las derivadas parciales:
- [math]\frac{\partial C_{\text{agua}}}{\partial x} = 0[/math] (no depende de x)
- [math]\frac{\partial C_{\text{agua}}}{\partial y} = 0[/math] (no depende de y)
- [math]\frac{\partial C_{\text{agua}}}{\partial z} = -\frac{C_0 \alpha}{H}[/math]
Por lo tanto, el gradiente resulta:
[math]\nabla C_{\text{agua}} = \left( 0, 0, -\frac{C_0 \alpha}{H} \right)[/math]
18.5 Sustitución numérica
[math]\nabla C_{\text{agua}} = \left( 0, 0, -\frac{0.3 \times 3}{22} \right) = \left( 0, 0, -0.04091 \right) \text{kg/m}^4[/math]
18.6 Interpretación física
El gradiente es un vector constante que apunta verticalmente hacia abajo con magnitud [math]0.04091 \text{kg/m}^4[/math]. Esto indica que la concentración de contaminantes aumenta uniformemente con la profundidad, lo cual es consistente con el proceso de sedimentación donde las partículas se depositan en el fondo del tanque.
18.7 Campo Vectorial sobre la pared del tanque
