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5- ANEXOS

Anexos

Luz Marina Troya Pérez 95

5- ANEXOS.

5.1- ANEXO 1. GUÍA DE CORMIX.

1-Introducción.

CORMIX es uno de los modelos de zona de mezcla más utilizados en la

actualidad, se caracteriza por su amplio rango de aplicación para distintos tipos de masas

receptoras (ríos, lagos, estuarios, aguas costeras). Este programa se ha usado con éxito en

la gestión de la calidad del agua bajo diversos marcos reguladores y destaca como una de

las herramientas más adecuadas para la evaluación de las zonas de mezcla de acuerdo con

el documento de la Comisión Europea “Orientaciones técnicas para la identificación de

las zonas de mezcla” [4].

CORMIX incluye distintas herramientas para la simulación del comportamiento

de un vertido en campo cercano y lejano y con todo tipo de flotabilidad del vertido

(positiva, neutra y negativa). Contiene un conjunto de subsistemas para la simulación de

diferentes configuraciones de descarga: CORMIX 1 (chorro individual), CORMIX 2

(chorros múltiples), CORMIX 3 (vertidos directos superficiales) y D-CORMIX (vertidos

hiperdensos/sedimentos). También incluye varias opciones de pre y post-procesamiento

del ensamblaje y comprobación de los datos de entrada, para la evaluación rápida de una

gama de condiciones ambientales, por ejemplo dispersiones variables de corriente

ambiental, y para la presentación gráfica tridimensional de los resultados de la

predicción.

En este anexo se describen los distintos componentes de CORMIX, se indican sus

campos de aplicación y se aporta la información y las recomendaciones necesarias para el

uso de CORMIX en el cálculo de zonas de mezcla.

2-Características generales de CORMIX.

2.1- Aspectos generales.

Como ya se ha indicado, CORMIX dispone de diferentes modelos de simulación

hidrodinámica atendiendo a las características del vertido (Ver tabla 1 del presente

Proyecto Fin de Carrera).

Anexos


Con respecto a estos modelos de simulación, se tienen en cuenta una serie de

consideraciones:

1. CORMIX 1, 2 y 3 requieren que se defina la sección transversal del agua

receptora como un canal rectangular uniforme que puede estar limitado por los

laterales o ser ilimitado, es lo que en CORMIX recibe el nombre de

esquematización. Asimismo, la velocidad del medio receptor se supone

uniforme dentro de esta sección transversal esquematizada.

2. CORMIX 1 y 2 incluyen tres tipos genéricos de perfiles de estratificación24

del

agua ambiente, que se emplearán para aproximar la distribución vertical de la

densidad.

3. Todos los subsistemas asumen, en principio, estado estacionario (las

características del medio no varían con el tiempo), aunque también se permite el

análisis de mezclas inestables, es decir, aquellas en las que se alteran algunas de

sus características.

4. Todos los subsistemas permiten simular la transferencia de calor de los

penachos térmicos.

5. En vertidos con flotabilidad fuertemente negativa, tales como salmuera y

sedimentos, DHYDRO permite usar, en los ambientes costeros, fondos

inclinados lateralmente y sin límites.

2.2- Herramientas de pre y post-procesamiento.

Entre las herramientas de pre-procesamiento disponibles en CORMIX la más

utilizada es CorSpy, mientras que entre las de post-procesamiento se pueden destacar:

CorJet, CorVue, CorSens, Corval y FFL.

2.2.1- CorSpy.

La herramienta CorSpy proporciona, a partir de los datos de entrada del emisario

submarino, una imagen tridimensional del mismo, tal y como se muestra en la siguiente

figura:

24 Los perfiles de estratificación permiten describir la distribución de la densidad en el medio receptor, tal y

como se explica más detalladamente en el apartado 3.4.6. de este documento.

Anexos


Figura 1.1. Pantalla de CorSpy en la que se muestra una vista tridimensional de un

emisario.

CorSpy puede cargar los datos de entrada del emisario directamente desde la

interfaz gráfica del usuario25

, aunque también tiene su propia interfaz para una

descripción más detallada de los datos.

2.2.2-CorJet.

La herramienta de post-procesamiento CorJet permite predecir las características

de la trayectoria del chorro, así como la dilución de éste, para un solo difusor sumergido o

para difusores múltiples en ambientes no limitados. La principal limitación de esta

herramienta está en que considera al medio receptor como infinito, con lo cual sólo

deberá usarse una vez que se haya demostrado que la descarga se realiza realmente en

aguas profundas, es decir, hidrodinámicamente estable y sin interacciones con los límites.

A CorJet se puede acceder de dos maneras distintas:

- Dentro de CORMIX, al terminar una simulación, se selecciona en el menú la

opción CorJet, con lo que los datos de la simulación se ejecutarán en esta

herramienta. Es necesario para trabajar con Corjet que la clase de flujo sea

estable26

. En caso contrario, se generará un mensaje de advertencia y CorJet no

se ejecutará.

25 Ventana de CORMIX en la que se introducen los datos y se muestran los resultados. 26 Se entiende en CORMIX como condiciones de flujo estable aquellas que están asociadas con un impulso

débil y en aguas profundas. En las condiciones de flujo inestable existe una recirculación del agua ya

mezclada en los alrededores del chorro.

Anexos


- Desde fuera de CORMIX se puede acceder a CorJet seleccionando en el menú

la opción CorJet. En este caso el usuario puede crear un archivo de datos de

entrada o ejecutar uno ya existente. Cuando se trabaja de esta forma, no está

disponible la información de interacción con los límites.

CorJet cuenta con dos mecanismos de salida de los datos: un archivo de salida

numérico y una pantalla gráfica a través de CorVue.

Archivo de salida numérico:

- Para uso dentro de CORMIX: el archivo de salida se almacena por defecto con

el nombre filename.out, empleando el nombre especificado en la entrada de

datos. El archivo se puede ver en pantalla, imprimir o guardar y se distingue por

el encabezado „JJJ‟. Este archivo incluye todos los datos que se hayan

introducido en CORMIX y los que se hayan usado para la simulación en CorJet.

- Para uso fuera de CORMIX: el archivo de salida se almacena como

filename.out en el mismo directorio en que el usuario ha especificado el archivo

de entrada. Este archivo se puede ver en pantalla o imprimir y muestra los datos

de entrada y las listas de las escalas de longitud calculadas y los números

adimensionales que controlan el proceso de mezcla.

Resultados gráficos:

Los resultados obtenidos se presentan de manera gráfica a través de CorVue.

2.2.3-CorVue27.

Como ya se ha indicado, la herramienta CorVue permite visualizar en 3-D y 2-D

los procesos de zona de mezcla y el comportamiento de la pluma. Estas visualizaciones

son compatibles con todos los modelos de simulación y clasificaciones del flujo.

27 En el apartado 4.3 (Resultados gráficos), se amplía la información sobre las posibilidades que ofrece la

herramienta CorVue.

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2.2.4-CorSens.

Esta herramienta permite realizar análisis de sensibilidad28

en la zona de mezcla y

ofrece recomendaciones en el diseño de los emisarios. A través de la interfaz gráfica del

usuario se puede acceder a una guía con instrucciones para la entrada de datos y su

posterior interpretación.

2.2.5-CorVal.

La herramienta CorVal es un sistema interactivo, disponible sólo por suscripción.

En ella, se puede validar la predicción de un modelo con los datos de estudio disponibles,

que figuran en la base de datos de experimentos de CORMIX.

2.2.6-FFL.

Otra de las herramientas que proporciona CORMIX es FFL, que permite hacer

predicciones para el campo lejano29

, siempre que el flujo no sea muy irregular. Esto se

aplica siempre a una sección rectangular esquematizada. Se puede acceder a esta

herramienta desde el menú desplegable así como desde la barra de herramientas principal.

3-Datos de entrada.

La introducción de los datos de entrada se realiza a través de las siete pestañas

siguientes (ver figura 1.2):

1. Project (Descripción del proyecto).

2. Effluent (Características del efluente).

3. Ambient (Condiciones del medio receptor)

4. Discharge (Características del dispositivo de vertido)

5. Mixing Zone (Zona de mezcla)

6. Output (Resultados)

7. Processing (Opciones de tratamiento de la información)

28 En los estudios de sensibilidad se determina la influencia de diversos factores, tales como velocidad de la

corriente, densidad del medio receptor, etc, en los resultados. 29 Región del agua receptora más alejada del punto de vertido en la que la dilución del efluente depende en

mayor medida de las características del medio receptor.

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Figura 1.2. Interfaz gráfica de usuario de CORMIX.

Las cinco primeras son formularios para la introducción escalonada de datos y las

dos últimas están destinadas al tratamiento de la información.

A continuación se comentan algunos aspectos generales de los datos de entrada y

se describen las siete pestañas antes mencionadas.

3.1- Aspectos generales.

El programa detecta incoherencias en los datos de entrada30

, como por ejemplo,

una longitud negativa o un valor que no se encuentre dentro del rango permitido y exige la

corrección de los mismos para poder efectuar la simulación. Si lo que detecta el programa

es una posible inconsistencia con un dato de entrada previamente introducido, emite un

mensaje de advertencia en el informe de resultados (Processing Record).

Los datos pueden introducirse en cualquier orden. Sin embargo, se recomienda ir

completando las pestañas de la figura 1.2, de izquierda a derecha.

30 Los datos se deben introducir con el siguiente formato: 0.01 o bien, .01.

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Dentro del menú desplegable de las herramientas de pre-proceso, está disponible

la opción “modo usuario avanzado”, destinada a usuarios experimentados, que permite

agilizar el proceso de entrada de datos y el control del programa.

CORMIX utiliza el sistema internacional de unidades en todos sus cálculos

internos e informes de resultados del programa. Para la mayoría de los parámetros de

entrada, son suficientes tres o cuatro dígitos significativos para obtener la precisión

adecuada en los resultados. Las únicas excepciones son los parámetros de densidad del

efluente y el medio receptor, que pueden requerir 5 dígitos significativos, especialmente

para simular vertidos en masas de agua receptora estratificadas.

Todos los requisitos de entrada de datos de CORMIX están incluidos en la lista de

chequeo (ver figura 1.3). Con la ayuda de esta hoja, se pueden preparar la recolección de

todos los datos necesarios para ejecutar las diferentes simulaciones.

Figura 1.3. Lista de chequeo de CORMIX para la preparación de los datos.

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3.2- Descripción del proyecto.

En esta primera pestaña (ver figura 1.4), se determina la información básica

necesaria sobre el almacenamiento de archivos, nombre de la simulación, etc. El primer

paso en una nueva simulación es utilizar el comando "Guardar" para registrar el nombre

del archivo donde se guardaran los datos de entrada del proyecto. CORMIX utiliza este

nombre de archivo para crear, transferir o almacenar archivos de datos intermedios y

finales (manteniendo el mismo nombre del archivo pero con extensiones31

diferentes).

Las casillas restantes de esta primera hoja de entrada de datos están destinadas a aportar

más información sobre el caso específico, para facilitar la identificación de documentos

impresos así como para ayudar a crear un buen registro de las simulaciones.

Figura 1.4. Interfaz gráfica de usuario de CORMIX. La pestaña activa es “Descripción del proyecto”.

3.3. Características del efluente.

Esta pestaña se utiliza para especificar las propiedades del efluente.

31 Archivos de datos de entrada (.cmx), de predicción (.prd) y de informe de sesión (.ses).

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Figura 1.5. Vista parcial de la interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es

“Características del efluente”.

El tipo de contaminante seleccionado influye en los datos de entrada que se

requieren en las siguientes pestañas para ejecutar la simulación. Por ejemplo, si el

efluente es del tipo salmuera, el programa sólo permitirá introducir especificaciones para

secciones ilimitadas (como consecuencia de los supuestos del modelo hidrodinámico).

CORMIX diferencia entre 5 tipos de contaminantes:

1. Conservativo: no sufre degradación de ningún tipo. No hay que tener en

cuenta tasas de crecimiento/decaimiento. La mayoría de los contaminantes se

pueden caracterizar como conservativos. Ejemplo: Cloruros, metales, etc.

2. No conservativo: Contaminantes que se degradan. Es necesario especificar el

coeficiente de decaimiento o crecimiento (dia-1

). Ejemplo: Elementos

radiactivos.

3. Contaminación térmica: Se requiere introducir el exceso de temperatura

respecto al ambiente (ºC) y el coeficiente de transferencia de calor por unidad

de superficie (W/m2ºC).

Este coeficiente puede estimarse a partir de la siguiente tabla, en función de la

temperatura del ambiente y de la velocidad del viento.

Anexos


Tabla 1.1. Coeficientes de transferencia de calor por unidad de superficie.

4. Salmuera: Se recomienda simular la descarga eligiendo la opción de

contaminante conservativo y luego, escoger la opción salmuera para obtener

mayores detalles del comportamiento de la mezcla en el campo lejano. Las

descargas densas superficiales siempre deben caracterizarse como de tipo

salmuera o sedimentos. Si se selecciona la opción salmuera, el usuario puede

además, caracterizar el exceso de concentración como térmico, conservativo o

no conservativo.

5. Sedimentos32: Se asume que este tipo de descargas presenta una densidad

mayor que la de la masa de agua receptora. Se distinguen 5 clases según el

tamaño: gruesos, arena, limo, limo fino y arcilla.

Tabla 1.2. Clases de sedimentos por tamaños.

32 Esta opción está disponible en las versiones de CORMIX v6.0GTS, v6.0GTD y v6.0GTR.

Anexos


Al seleccionar los tipos de contaminante 4 y 5, CORMIX sólo permite la opción

de medio receptor ilimitado (en la pestaña de condiciones del medio receptor) y requiere

datos adicionales, como la pendiente del fondo.

Para terminar de describir las características del efluente, el programa requiere la

introducción de:

- Caudal o velocidad del efluente

- Densidad o temperatura33

del efluente

- Concentración del contaminante de interés en el efluente. Este parámetro se

define como un exceso sobre la concentración de fondo. Las predicciones de

CORMIX han de interpretarse también como un incremento sobre la

concentración de fondo. En caso de descarga térmica (tipo 3), se introduce el

exceso de temperatura.

Ejemplo: La concentración real de un contaminante “X” en una descarga es de 100 mg/L

y los valores de NCA-CMA Y NCA-MA son 20 mg/L y 10 mg/L, respectivamente. Si la

concentración de fondo para ese contaminante “X” es de 4 mg/L, los datos a introducir en

CORMIX son: C0 = 96 mg/L, NCA-CMA = 16 mg/L y NCA-MA= 6 mg/L. De la misma

manera, los valores de las concentraciones que figuren en los diversos informes de

resultados de CORMIX, deben interpretarse como incrementos (las concentraciones

reales se calculan sumando el valor de la concentración de fondo a este incremento). Por

ejemplo si la predicción de CORMIX establece para un punto una concentración de 13,6

mg/L, la concentración real sería de 17,6 mg/L.

33 Para efluentes compuestos fundamentalmente por agua dulce.

Anexos


Tabla 1.3. Información adicional sobre algunos parámetros incluidos en la pestaña

“Características del Efluente”.

PARÁMETRO RANGO

ADMISIBLE UNIDADES OBSERVACIONES

Concentración del efluente 0-10

9

mg/L,

ppb,ppm,%,

nº-bacterias, ºC,

ºF, otras

Si se desconoce: C0 =

100%34

Velocidad /

Caudal del efluente

0-50 m/s

0-1000 m3/s

m/s, ft/s

m3/s,cfs,mgd,

GPM(US,UK),

bpd (US,UK)

Para evitar efectos adversos

sobre poblaciones de peces

sensibles, se recomienda

Uo <2.5 m/s

Densidad del efluente

Agua dulce:

800-1400

kg/m3

Otros:

800-2700

kg/m3

kg/m3, sigma_t,

lbf/ft3

Cuando el efluente está

compuesto básicamente por

agua dulce, puede

introducirse la temperatura35

(Rango: 4-100 ºC)

Coeficiente de

transferencia de calor por

unidad de superficie

0 - 100 W/m2ºC

W/m2ºC

Contaminante térmico.

Un valor conservativo de

este parámetro esté entre

10-20.

3.4- Condiciones del medio receptor.

En esta pestaña se recogen los datos necesarios para caracterizar la masa de agua

receptora. Las interacciones con los límites influyen significativamente en los procesos

de mezcla, por esta razón se presentan en apartados diferentes los datos requeridos por el

programa, en función de si el medio receptor es limitado o ilimitado.

34 La concentración resultante de la zona de mezcla debe interpretarse como un porcentaje de la

concentración original de la descarga. 35 CORMIX calcula la densidad a partir de este dato.

Anexos


Figura 1.6. Interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es “Condiciones del

medio receptor”.

Al igual que en la mayoría de las evaluaciones de zona de mezcla, el análisis con

CORMIX se realiza asumiendo condiciones estacionarias del ambiente (esto es posible

porque los procesos de mezcla son rápidos en comparación con las variaciones

hidrográficas). En masas de agua donde el movimiento mareal sea importante, no puede

partirse de este supuesto; CORMIX evalúa esta situación y calcula los efectos de de la

existencia de mareas en el comportamiento de la pluma.

3.4.1-Esquematización.

El programa requiere que la sección transversal real de la masa de agua receptora

se asimile a un canal rectangular que puede estar, o no, limitado lateralmente. Este canal

simplificado se asume uniforme aguas abajo del punto de vertido. Este proceso de

caracterización de la geometría de la masa de agua mediante una sección rectangular se

denomina esquematización.

Anexos


Figura 1.7. Ejemplo del proceso de esquematización. Sección transversal (mirando

aguas abajo) de una masa de agua limitada (río o estuario).

3.4.2- Límites.

El primer paso para especificar las condiciones de la masa de agua receptora es

determinar si ésta debe considerarse “limitada” o “ilimitada”. Para ello, es necesario

observar los diagramas de sección transversal de la masa de agua. Este tipo de diagramas

muestra el área perpendicular a la dirección del flujo del medio receptor a la altura del

punto de descarga y aguas abajo de éste.

Si la masa de agua está limitada a ambos lados (ríos, arroyos, estuarios estrechos,

y otros cursos de agua angostos), debe considerarse “limitada”. En los casos en los que la

descarga se encuentra cerca de una orilla y resulta prácticamente improbable que la pluma

alcance la orilla opuesta, debe considerarse “ilimitada”. Esto incluye descargas en

grandes lagos, estuarios de gran anchura y zonas costeras.

Si la descarga es del tipo salmuera o sedimentos, la modelización interna del

programa exige sección ilimitada en estos casos (CORMIX impone esta opción

automáticamente).

3.4.3- Masa de agua limitada.

La esquematización resulta evidente para ríos y canales regulares. Para secciones

más irregulares, puede requerir varias iteraciones.

A la hora de realizar el proceso de esquematización, es conveniente:

Anexos


Tener en cuenta que una condición particular de flujo está asociada a una

determinada altura de la superficie del agua. En el caso simple de un río, si se

conoce la profundidad media para un flujo determinado (por ejemplo, en el

momento del estudio de campo), puede estimarse la profundidad para cualquier

otro caso mediante la ecuación de Maning:

𝐻𝐴2 = 𝐻𝐴1[𝑄𝐴2

𝑄𝐴1]3/5

Donde QA es el flujo del río y HA la profundidad media. Con esta aproximación

se asume que la anchura del río y la rugosidad del canal se mantienen

prácticamente constantes, al cambiar de escenario.

Reunir información sobre las secciones transversales en el punto de descarga y en

varios puntos aguas abajo, para cada una de las combinaciones HA/QA.

Examinar esta información y determinar el área transversal rectangular

equivalente, dando un mayor peso a las secciones transversales cercanas al punto

de descarga (tienen mayor influencia en los procesos de mezcla en campo

cercano).

El ancho superficial (BS) y la profundidad media (HA) a introducir en CORMIX,

debe determinarse a partir del valor de esta área equivalente. Cuando el caudal del

medio receptor y los datos de velocidad están disponibles, puede comprobarse si

la esquematización elegida resulta adecuada, a partir de la relación de

continuidad36

.

CORMIX requiere la introducción de la profundidad en las inmediaciones del

punto de descarga (HD). Este parámetro no puede alejarse más de un 30% del

valor de la profundidad media (HA). Se incluye esta restricción para evitar una

mala ejecución de CORMIX en medios receptores muy irregulares.

El usuario puede probar con esquematizaciones alternativas para salvar la

restricción. Si se tiene alguna idea de cómo será la pluma, puede tenerse en cuenta

esta información a la hora de hacer la esquematización. Por ejemplo, en el caso

que se presenta en la figura37

1.8, si se conoce que la pluma previsiblemente

ascenderá (flotabilidad positiva), la profundidad real del embalse resulta

irrelevante para las predicciones de la pluma.

36 𝑄𝐴 (

𝑚3

𝑠) = 𝑈𝐴 (

𝑚

𝑠) · A (𝑚2)

37 Aunque este ejemplo corresponde a una situación de masa de agua ilimitada, los comentarios sobre HA

son aplicables aquí.

Anexos


Figura 1.8. Ejemplo de esquematización. Sección transversal (mirando aguas abajo) de

una masa de agua ilimitada (pequeño chorro en un gran lago).

Cuando se esquematiza HA y HD en condiciones nada uniformes, HD es la variable

significativa para estudiar la mezcla en el campo cercano, mientras que HA influye

en el transporte en campo lejano y nunca en el campo cercano.

Se debe evitar la simulación en condiciones de estancamiento. Si la velocidad en

el medio receptor es cero o un valor muy pequeño, CORMIX interpreta que se trata de

una situación de estancamiento y simula sólo en el campo cercano, ya que para los

procesos de campo lejano es necesaria una velocidad media de transporte.

La rugosidad del medio receptor puede especificarse mediante el coeficiente de

rugosidad de Manning “n”, o también mediante el factor de fricción de Darcy-Weisbach

“f”. Este factor es ampliamente utilizado en estudios de laboratorio. Si se introduce el

valor del coeficiente de Manning, CORMIX lo convierte internamente en el factor de

fricción.

El coeficiente de Manning puede estimarse a partir de la siguiente tabla:

Anexos


Tabla 1.4. Valores típicos de rugosidad.

La forma del canal (bastante recto y uniforme, moderadamente sinuoso y no

uniforme o muy sinuoso e irregular) puede influir en las características de la mezcla en el

campo lejano, pero no afecta en el campo cercano.

3.4.4- Masa de agua ilimitada.

Los datos hidrográficos y geométricos están muy ligados en el caso de secciones

ilimitadas. Es conveniente tener en cuenta las siguientes observaciones:

Es necesario representar la profundidad en función de la distancia a la orilla en el

punto de vertido y en varios puntos aguas abajo, para las condiciones del caso a

analizar.

Si se dispone de datos suficientes, se recomienda determinar el caudal acumulado

(QAC) desde la orilla hasta la localización del punto de vertido en la sección

transversal, justo a la altura de la descarga. Para secciones aguas abajo, marcar la

posición para el mismo caudal acumulado. Examinar la velocidad media a lo largo

de la columna de agua y la profundidad en estos puntos para determinar la

profundidad media (HA) y la velocidad del medio receptor (UA). Debe darse un

mayor peso en los cálculos a la información relativa al punto de vertido. La

distancia a la orilla más cercana (DISTB) se define como:

Anexos


𝐷𝐼𝑆𝑇𝐵 =𝑄𝐴𝐶𝑈𝐴𝐻𝐴

En el caso de que no se disponga de datos hidrográficos detallados, se puede

utilizar el dato real (o estimación) de la velocidad media a lo largo de la columna

de agua en el punto de descarga, para especificar HA, UA, y DISTB. Para ello, en

primer lugar, determinar el área de la sección transversal acumulada desde la

orilla al punto de vertido para la sección transversal a la altura de la descarga,

marcar la posición donde el área de la sección transversal acumulada en las

sucesivas secciones aguas abajo se corresponda con el área en la sección de la

descarga y proceder como se indica en el párrafo anterior.

Las consideraciones a la hora de especificar la profundidad en el punto de vertido

(HD) en chorros simples y múltiples, son similares a las detalladas para masas de

agua limitadas. A la hora de especificar una velocidad ambiente media, deben

tenerse en cuenta las dimensiones reales de la masa de agua, no las resultantes de

la esquematización.

La especificación de HD para descargas en la orilla o superficiales deben reflejar

las condiciones de profundidad a cierta distancia mar adentro, no inmediatamente

en la salida del vertido. Cuando existan dudas, establecer HD=HA, en el caso de

descargas superficiales.

Para describir las características de rugosidad, se puede especificar el coeficiente

de rugosidad de Manning “n”, o bien, el factor de fricción de Darcy-Weisbach

“f”(al igual que en el apartado de masas de agua limitadas). En el caso de lagos o

zonas costeras, es preferible utilizar el factor de fricción “f”. Un valor típico de

este parámetro para masas de agua abiertas está entre 0.02 y 0.03 (un mayor valor

implica mayor rugosidad). Para estimar el coeficiente de Manning, utilizar la

información recogida en la tabla 1.4.

Para vertidos del tipo salmuera y sedimentos, CORMIX asume que la descarga se

efectúa en masas de agua no limitadas. Para estos tipos de contaminantes, se

especifican dos valores de pendientes, rugosidad y velocidad para diferenciar las

características de la zona inmediatamente cercana a la costa y, las características

de la masa receptora mar adentro (figura 1.9). Ha de especificarse la distancia

desde la orilla hasta el punto donde cambia la pendiente (Ybreak).

Anexos


Figura 1.9. Ejemplo de esquematización (descripción de la batimetría

mar adentro) para efluentes del tipo salmuera o sedimentos.

El valor de HD debe ser coherente con los valores de las pendientes y este punto de

rotura de la pendiente (en caso contrario, CORMIX emitirá mensajes de advertencia).

3.4.5-Parámetros de mareas.

Generalmente, los estuarios y las aguas costeras tienen una considerable

complejidad: variaciones en la velocidad del flujo del medio receptor, la dirección, la

profundidad del agua, etc.

CORMIX permite tener en cuenta los efectos de acumulación del contaminante

debido a la inversión del flujo (en marea alta). El parámetro más importante para

caracterizar este fenómeno es la variación de la velocidad respecto del tiempo.

El programa requiere información sobre:

El período de marea, que en la mayoría de los casos es de 12,4 horas.

Velocidad máxima de marea en las inmediaciones del punto de vertido, que puede

tomarse la media entre los módulos de las dos velocidades máximas (flujo y

reflujo).

Velocidad de la marea en un instante determinado38

.El tiempo se especifica como

un incremento respecto al período de calma.

38 Los datos relativos a la profundidad se especifican para este momento determinado.

Anexos


Se recomienda repetir las simulaciones en intervalos de 1-2 horas antes y después

del período de calma, para determinar las características de la pluma en condiciones del

ambiente inestables.

3.4.6-Densidad del medio receptor.

La información sobre la distribución de densidad en el agua receptora es muy

importante para la correcta predicción del comportamiento de la pluma.

En primer lugar, CORMIX solicita que se especifique si el medio receptor está

compuesto fundamentalmente por agua dulce. En este caso, y si la temperatura del medio

está por encima de los 4 ºC, el sistema permite introducir datos de temperatura para

caracterizar la densidad (se recomienda esta opción para agua dulce). En el caso de masas

de agua salada, si se dispone de datos de salinidad39

, se puede recurrir al siguiente

diagrama de densidad (figura 1.10).

En segundo lugar, el usuario debe especificar si la densidad (o temperatura) se

puede considerar uniforme dentro de la masa de agua y, en particular, en las regiones por

donde se espera que pase la pluma. A efectos prácticos, puede despreciarse una variación

vertical de la densidad de menos de 0.1 kg/m3 (o variación de 1ºC de temperatura). Para

condiciones uniformes, debe especificarse la densidad media (o la temperatura media).

Figura 1.10. Diagrama de densidad para agua salada en función de la temperatura y la

salinidad.

39Generalmente, la salinidad en el océano se encuentra entre 33-35 ‰.

Anexos


Cuando no se tienen condiciones uniformes para este parámetro, CORMIX

requiere que se caracterice la distribución de densidad vertical del medio receptor,

mediante uno de los siguientes esquemas40

de perfiles de estratificación:

Tipo A: Perfil lineal de densidad.

Tipo B: Dos capas de densidad constantes y un salto de densidad.

Tipo C: Capa superficial de densidad constante con perfil lineal de densidad en el

fondo, separados por un salto de densidad.

Tipo A Tipo B Tipo C

Figura 1.11. Posibles esquematizaciones de medio receptor estratificado en CORMIX.

Cuando existan dudas sobre la caracterización de este parámetro, es conveniente

simplificar tanto como sea posible (la sensibilidad de las hipótesis asumidas se puede

evaluar con posteriores simulaciones en CORMIX). Además, si el programa clasifica el

flujo como estable en campo cercano, pueden llevarse a cabo estudios posteriores con la

herramienta CorJet, para investigar otras posibles distribuciones de densidad.

Una vez seleccionado el tipo de estratificación, es necesario introducir los valores

de densidad (o temperatura) y la altura de la picnoclina41

(tipos B y C). El programa

realiza las comprobaciones internas necesarias para garantizar que la estratificación del

agua receptora introducida sea estable.

40 Existe otra opción de perfil de densidad disponible (con tres capas de densidad diferentes) en versiones

más avanzadas de CORMIX. 41 Una picnoclina es una capa de agua en la que se evidencia un cambio súbito en su densidad vinculado

con la profundidad. En los ecosistemas de agua dulce, tales como lagos, este cambio en la densidad es

causado básicamente por modificaciones en la temperatura, mientras que en los ecosistemas marinos, como

los océanos, puede deberse a cambios en la temperatura o en la salinidad del agua.

Anexos


Es recomendable realizar una corrección dinámica de la distribución de densidad

real, manteniendo un equilibrio entre la sobrestimación y la subestimación de los datos. Si

los resultados de la simulación indican que la pluma queda atrapada, es deseable probar

con diferentes aproximaciones (mediante la variación del tipo de estratificación o valores

de los parámetros) para evaluar la sensibilidad en las predicciones resultantes del modelo.

La herramienta CorJet permite establecer un perfil de densidad de hasta 10 capas

diferentes.

Para las descargas superficiales (CORMIX 3), utiliza una densidad media

(dándole un mayor peso en el cálculo al valor de la densidad en la superficie).

3.4.7-Velocidad del viento.

La velocidad del viento es un parámetro poco importante para los procesos de

mezcla en campo cercano. Sin embargo, afecta de manera crítica al comportamiento de la

pluma en el campo lejano.

La información que ofrecen las estaciones meteorológicas cercanas al punto de

vertido suele ser suficiente. Cuando no se disponga de datos, se puede elegir un valor42

entre:

Brisa (0-3 m/s).

Viento suave (3-15 m/s)

Viento fuerte (15-30 m/s)

Si no se dispone de datos de campo, se recomienda usar el valor de 2 m/s para

representar condiciones de diseño conservativas. El valor extremo de 0 m/s resulta poco

realista a efectos de condiciones de campo, pero puede ser útil para la comparación con

datos de laboratorio.

42 Las categorías de velocidad de viento medidas a 10 m.

Anexos



“Condiciones del medio receptor”.

PARÁMETRO RANGO


Profundidad media 0-1000 m

m, ft

Importante para el transporte en

campo lejano

Profundidad a la

altura del punto de

vertido

0-1000 m

m, ft

La profundidad en el punto de

vertido no puede diferir en +/- 30%

de la profundidad media.

Importante para el transporte en

campo cercano.

En caso de duda en descargas

superficiales o descargas en la

orilla, establecer HA=HD

Velocidad del viento

0-15 m/s

m/s,ft/s,mph,

knots

Si no se dispone de datos, utilizar 2

m/s como valor conservador del

parámetro.

Importante en el campo lejano.

Ancho (Medio

receptor limitado)

0.01-10000m m, ft

Coeficiente de

Manning

“n”-Factor de

fricción de

Darcy-Weisbach “f”

0.01- 0.2

(para ambos)

---

Para realizar una estimación del

coeficiente de Manning, acudir a la

tabla 4.

En lagos y áreas costeras, es

preferible usar “f”, que varía

típicamente entre 0.02-0.03.

Mayor valor del coeficiente->

mayor rugosidad del fondo.

Anexos


Tabla 1.5. Continuación.

Caudal/

Velocidad del medio

receptor (Estable)

0 - 1000000

m3/s

0-10 m/s

m3/s, cfs, mgd

m/s, ft/s,mph,

knots

Relación de continuidad:

QA=UA·BS·HA

Período de marea

(Inestable)

0-100 h h Generalmente , es igual a 12,4 h.

Velocidad máxima

marea (Inestable)

0-10 m/s

m/s, ft/s,mph,

knots

Media entre las velocidades

máximas flujo y reflujo.

Velocidad de marea

en un instante

determinado

(Inestable)

0.01-10 m/s

m/s, ft/s,mph,

knots

Hay que especificar el tiempo antes,

durante o después del período de

calma que se corresponde con el

valor de velocidad introducido. El

rango permitido para este parámetro

es:

Durante la calma:

-3.1-3.1 h

Antes/ Después:

0.01-5 h

Densidad

(Uniforme)

(No uniforme)

Densidad:

900-1200 kg/m3

Densidad:

900-1200 kg/m3

Altura

picnoclina:

0-1000m

Salto densidad

picnoclina:

0-100 kg/m3

kg/m3,

sigma_t, lbf/ft3

ºC, ºF

Para masas de agua dulce, puede

introducirse temperatura en lugar de

densidad (siempre que la

temperatura esté por encima de los

4ºC).

Temperatura: 4-40ºC

Salto temperatura picnoclina:

0-36 ºC

Anexos


3.5- Características del dispositivo de vertido.

En la pestaña de “Características del dispositivo de vertido”, están disponibles tres

opciones:

Chorro individual (CORMIX 1).

Chorros múltiples (CORMIX 2).

Descargas superficiales (CORMIX 3).

3.5.1- CORMIX 1.

En la figura 1.12 se representa la interfaz gráfica de CORMIX, con la pestaña

activa CORMIX 1 y en la figura 1.13 se muestra un esquema con las características

geométricas del dispositivo de vertido y las condiciones del ambiente, para un dispositivo

de vertido de chorro individual sumergido, así como las restricciones geométricas que se

presentan para poder aplicar CORMIX 1 a un dispositivo dado.

Figura 1.12. Interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es “Características del

dispositivo del vertido” y la subpestaña, “CORMIX 1”.

Anexos


Figura 1.13. Esquema de algunos parámetros de caracterización del dispositivo de vertido y del medio receptor en CORMIX 1.

Donde:

HA: profundidad media del medio receptor en la zona de vertido (calado).

Ua: velocidad de la corriente en el medio receptor. Se considera siempre paralela a

la costa.

ρa: densidad del fluido receptor.

DISTB: distancia, perpendicular a la costa, desde la orilla más cercana al

emisario. Previamente hay que especificar dónde está situada la orilla más

cercana (izquierda o derecha) desde el punto de vista de un observador que mira

aguas abajo en la dirección del flujo.

h0: altura de la boquilla con respecto al fondo (para descargas sumergidas). Para

descargas emergidas, hay que especificar la altura a la que se encuentra el

dispositivo de vertido respecto de la superficie del agua. Además, debe

caracterizarse el flujo como chorro, chorro desviado (para vertidos de sedimentos,

suele usarse una placa deflectora para favorecer la distribución del flujo) o chorro

pulverizado. Para este último tipo, es necesario introducir el área cubierta.

Anexos


Figura 1.14. Características geométricas para vertidos por encima de la superficie del

agua.

D: diámetro de la boquilla (o sección transversal para boquillas con formas no

circulares).

U0: velocidad de salida del chorro o bien, Q0 (caudal de vertido)

ρ0: densidad del efluente.

C0: diferencia43

entre la concentración del efluente y la del medio receptor.

θ: ángulo vertical de inclinación del chorro respecto al fondo de la masa de agua.

Este parámetro puede tomar valores entre:

Vertidos cercanos al fondo: entre -45 y 90º.

Vertidos cercanos a la superficie: 45 y -90º.

Ejemplos de valores de este parámetro:

90º: Descarga apuntando hacia la superficie del agua. Si θ = +90º, σ se

establece automáticamente en 0º.

0º: Descarga horizontal.

-45º: Descarga apuntando hacia el fondo 45º.

σ: ángulo horizontal entre el chorro y la corriente. Se mide en sentido contrario a

las agujas del reloj desde la dirección de la corriente del medio receptor (eje x).

Este ángulo puede tomar valores entre 0-360º. Algunos ejemplos de

configuraciones:

0º: En la misma dirección que la corriente del medio receptor.

90º: Perpendicular a la corriente ambiente y apuntando hacia la

izquierda según un observador que mira aguas abajo.

180º: En contra de la dirección de la corriente.

270º: Perpendicular a la corriente ambiente y apuntando hacia la

derecha según un observador que mira aguas abajo.

43 La concentración se introduce como incremento respecto a la del fondo.

Anexos


HD: Altura del medio receptor en las inmediaciones del punto de vertido.

Para asegurar la correcta aplicación de CORMIX 1 para un caso concreto, el

sistema comprueba que la geometría especificada cumpla con los siguientes criterios:

Para descargas sumergidas cercanas a la superficie, la altura de la boquilla

respecto del fondo: 0.67HD ≤ h0 ≤ HD. En el caso de descargas cercanas al fondo,

h0 ≤ 0.33 HD.

El diámetro de la descarga no puede superar el valor de HD para diseños casi

verticales respecto al fondo. Para configuraciones casi horizontales, no puede

superar un tercio de HD.

La picnoclina debe situarse entre un 40-90% del valor de HD.

Las restricciones de diámetro excluyen los casos donde el diámetro de la descarga

sea muy grande, en relación con la profundidad real del agua, ya que no son diseños

realistas ni recomendables. Del mismo modo, la distancia que separa las capas inferior y

superior en los perfiles de estratificación del tipo B o C también está sujeta a

restricciones, para evitar una pluma gruesa poco realista en comparación con una capa

fina, superior o inferior.

3.5.2-CORMIX 2.

Figura 1.15. Interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es “Características del dispositivo

del vertido” y la subpestaña, “CORMIX 2”.

Anexos


En la figura 1.16 se presenta un esquema con las características geométricas del

dispositivo de vertido y las condiciones del ambiente para una instalación típica de

chorros múltiples, así como las restricciones geométricas que se presentan para poder

aplicar CORMIX 2 a un dispositivo dado.

Figura 1.16. Esquema de algunos parámetros de caracterización del dispositivo de

vertido y del medio receptor en CORMIX 2.

El origen del sistema de coordenadas utilizado por CORMIX 2 se localiza en el

centro del difusor con la única excepción de instalaciones que comiencen en la orilla (en

este caso, el origen de coordenadas se sitúa directamente en la orilla).

Este subsistema puede analizar los tres tipos de difusores que más frecuentemente

se utilizan en la práctica:

Difusores unidireccionales: en los cuáles, todas las boquillas apuntan hacia un

lado del difusor, más o menos perpendiculares a la línea del difusor y que

descargan casi horizontalmente.

Anexos


Figura 1.17. Vista 3D obtenida mediante CorSpy 3D de difusores unidireccionales

con momento neto perpendicular a la línea del difusor.

Difusores en etapas: donde todas las boquillas apuntan, generalmente en la

misma dirección, siguiendo la línea del difusor con pequeñas desviaciones y, que

descargan casi horizontalmente.

Figura 1.18. Vista 3D obtenida mediante CorSpy 3D de difusores en etapas con

momento neto paralelo a la línea del difusor.

Difusor alterno: en los cuáles las boquillas no apuntan en una dirección

horizontal única. No producen un momento de flujo horizontal neto, en este caso,

las boquillas pueden apuntar más o menos horizontalmente, de forma alterna a

ambos lados de la línea del difusor, o bien, apuntar hacia arriba, más o menos

verticalmente.

Figura 1.19. Vista 3D obtenida mediante CorSpy 3D de difusores alternos que

no provocan momento neto horizontal.

Anexos


CORMIX 2 asume condiciones uniformes de descarga a lo largo de la línea del

difusor. Esto incluye la profundidad en las inmediaciones del punto de vertido (HD), y los

parámetros del dispositivo de vertido como el tamaño de las boquillas, la distancia entre

éstas, etc. En el caso de que la profundidad del medio receptor fuese variable (por

ejemplo, por la existencia de una pendiente en alta mar), debe aproximarse HD mediante

la profundidad media a lo largo de la línea del difusor, con un posible sesgo hacia las

condiciones más cercanas a la costa (menor profundidad).

Para establecer la referencia del sistema de coordenadas y poder así orientar la

descarga, respecto a esa referencia, el subsistema requiere la especificación de los

siguientes datos:

Localización de la orilla más cercana (izquierda o derecha) desde el punto de vista

de un observador que mira aguas abajo del punto de vertido en la dirección del

flujo.

Distancia media a la orilla más cercana (DISTB).

Diámetro medio de las boquillas (D0).

Radio de contracción de las boquillas. Este parámetro varía entre 1 y 0.6 para

boquillas bien redondeadas y con forma afilada, respectivamente.

Altura media del centro de las boquillas sobre el fondo (H0).

Ángulo medio vertical (θ) entre el centro de las boquillas y fondo (45º y 90º). Este

ángulo es 0º para descargas horizontales y +90º para descargas orientadas hacia

arriba, verticalmente.

Para difusores en etapas y unidireccionales, el ángulo medio horizontal (σ)

medido en contra de las agujas del reloj entre la dirección de la corriente del

medio receptor (eje x) y la proyección en planta del centro de los difusores (de 0º

a 360º). Este ángulo es 0º (ó 360º) para boquillas orientadas aguas abajo en la

dirección de la corriente y, 90º para descargas perpendiculares a la corriente del

medio receptor, orientadas hacia la izquierda.

Longitud del difusor (LD), distancia entre la primera y la última boquilla.

CORMIX 2 asume líneas difusoras rectas. Si la tubería difusora real tiene curvas o

cambios de dirección, debe aproximarse a una línea recta.

Distancia a la orilla más cercana desde la primera y la última boquilla (YB1, YB2).

Anexos


Número de boquillas o elevadores y, el número de boquillas por elevador en el

caso de que haya elevadores. Se distinguen los siguientes tipos:

Difusores simples (figura 1.20, a): boquillas individuales. En este caso,

CORMIX 2 requiere diferenciar entre difusores alternos o unidireccionales

(figura 1.20, b), la introducción de los ángulos que estos subtipos requieran

(figura 1.20, c), y especificar si la disposición de las boquillas es en la

misma dirección o en abanico (figura 1.20, d).

Figura 1.20. Parte de la subpestaña CORMIX2, con los datos requeridos para

difusores simples.

Dos boquillas por elevador (figura 1.21): requiere especificar el ángulo

interno entre las dos boquillas. Existen dos posibilidades: ángulo menor de

60º y ángulos opuestos (≈180º, como en un difusor alterno). Hay que

especificar la misma información que se requiere, en el caso de los difusores

simples.

Figura 1.21. Parte de la subpestaña CORMIX 2, con los datos requeridos para difusores con dos boquillas dispuestas en cada elevador.

a

b

c

d

Anexos


Varias boquillas por elevador (figura 1.22): en primer lugar hay que

introducir el número de boquillas por cada elevador y luego, especificar si el

dispositivo posee un flujo con momento neto igual a cero (similar a un

difusor alterno). Si es así, CORMIX 2 asume que las boquillas tendrán un

ángulo horizontal entre boquillas adyacentes igual a 360º/número de

boquillas. En el caso de que no haya momento neto horizontal igual a cero,

generalmente las boquillas de cada grupo elevador apuntarán en una

dirección con un ángulo menor o igual a 60º. Si el caso objeto de estudio no

está dentro de las opciones anteriores, CORMIX 2 no puede ejecutarse. Con

orientaciones de boquillas más complejas (se recomienda simplificar el

diseño). Hay que especificar la misma información que se requiere en el

caso de los difusores simples.

Figura 1.22. Parte de la subpestaña CORMIX 2, con los datos requeridos

para difusores con varias boquillas en cada elevador.

Ángulo medio de alineación (GAMMA) medido en contra de las agujas del reloj,

desde la dirección de la corriente ambiente hasta el eje del difusor (0-180º). Este

parámetro es igual a 0º (ó180º) en difusores paralelos y 90º para difusores

perpendiculares.

Para difusores unidireccionales y en etapas, el ángulo de orientación relativa

(BETA), medido a favor o en contra de las agujas del reloj, desde la proyección en

planta del centro de las boquillas al eje del difusor (0º-90º). Este ángulo es 0º para

difusores por etapas y 90º para difusores unidireccionales.

CORMIX 2 asume siempre distancia uniforme entre boquillas y que las secciones

transversales de las boquillas tienen forma redondeada.

Anexos


Este subsistema realiza una serie de comprobaciones, para garantizar que no

existen errores en la preparación de los datos y, en la aplicación de CORMIX 2 a un caso

concreto (ver parte inferior de la figura 1.16). Las principales comprobaciones son las

siguientes:

Para descargas sumergidas cercanas a la superficie, la altura media de la boquilla

respecto del fondo debe cumplir: 0.67HD ≤ h0 ≤ HD. En el caso de descargas

cercanas al fondo, h0 ≤ 0.33 HD.

El diámetro de las boquillas no puede superar el valor de 1/5 HD.

La picnoclina debe situarse entre un 40-90% del valor de HD.

Estas restricciones son similares a las mostradas en el apartado anterior para la

correcta aplicación de CORMIX 1, con la excepción de la limitación del diámetro de las

boquillas.

3.5.3- CORMIX 3.

Figura 1.23. Interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es “Características del dispositivo

del vertido” y la subpestaña, “CORMIX 3”.

En la figura 1.24 se presenta un esquema con las características geométricas del

dispositivo de vertido y las condiciones del ambiente, para un canal de vertido.

Anexos


Figura 1.24. Esquema (vista en planta y sección transversal) de algunos parámetros de caracterización del canal y del medio receptor en CORMIX 3.

En general, CORMIX 3 permite analizar diferentes tipos de vertidos superficiales,

desde simples canales horizontales rectangulares hasta tuberías de sección circular, que

pueden estar situados en la superficie del agua (o cerca de ésta). Existen tres opciones

para describir la configuración respecto a la orilla:

Desde la orilla.

Sobresaliente respecto a la orilla.

Paralelo a la orilla.

Figura 1.25. Posibles configuraciones de descarga de CORMIX 3 respecto a la orilla.

Anexos


CORMIX 3 requiere los siguientes datos de entrada:

Localización de la orilla más cercana (izquierda o derecha) desde el punto de vista

de un observador que mira aguas abajo del punto de vertido en la dirección del

flujo.

Ancho del canal de vertido.

Profundidad del canal.

Profundidad del medio receptor a la altura del canal de vertido.

Pendiente del medio receptor en las inmediaciones del punto de vertido. Aunque

CORMIX asume sección rectangular de la masa de agua receptora para el cálculo

de la velocidad ambiente, este parámetro es necesario para predecir fenómenos de

adhesión al fondo en el campo cercano.

Ángulo horizontal de la descarga medido en contra de las agujas del reloj, entre

la corriente del medio receptor y el eje del canal. Este ángulo es 90º para canales

que entran perpendicularmente respecto a la orilla. Respecto al fondo, CORMIX 3

asume que la descarga es horizontal.

En el caso de tuberías circulares, es necesario introducir el diámetro y la

profundidad desde la superficie del agua hasta la parte inferior de la tubería.

CORMIX 3 asume que la tubería va llena y que no está sumergida bajo la

superficie del agua más de un medio de su diámetro. En el caso de que la tubería

esté parcialmente llena, la sección transversal debe representarse

esquemáticamente mediante una sección rectangular con la misma área y

profundidad que el canal similar.

En el caso de descargas abiertas, es necesario prestar especial atención a la

profundidad del canal, ya que este parámetro está relacionado directamente con la

profundidad media de la masa de agua (HA), especialmente en el caso de aguas

con mareas.

Para garantizar que no existen errores en la preparación de los datos y, en la

aplicación de CORMIX 3 a un caso de estudio determinado, este subsistema sólo

permite ejecutar simulaciones donde la relación profundidad del canal de descarga/ancho

del canal, se encuentre entre 0,05 y 5 (esta restricción geométrica rechaza geometrías

rectangulares muy acusadas).

Anexos



“Características del dispositivo de vertido”.

PARÁMETRO RANGO


(CORMIX 1)

Distancia a la orilla

más cercana

0-100000 m m, ft

Ángulo vertical (θ)

Cerca de la

superficie:

-45-90º

Cerca del fondo:

45-90º

Grados

sexagesimales

Valores ilustrativos de

referencia:

90º:Descarga apuntando

verticalmente hacia la

superficie del agua

0º: Descarga horizontal

-45º: Descarga apuntando hacia

el fondo con una inclinación de

45º

Ángulo horizontal

(σ) 0-360º

Grados

sexagesimales

Si θ=90º, se establece

automáticamente σ=0º.


referencia:

0º: Descarga en la misma

dirección y sentido que la

corriente del medio receptor.

90º: Descarga perpendicular a la

corriente y apuntando hacia la

izquierda (observador que mira

aguas abajo en la dirección del

flujo).

180º: Misma dirección y

contracorriente.

270º: Perpendicular y apuntando

a la derecha.

Anexos



Diámetro de la

boquilla/

Área trasversal de la

boquilla

0.0001-20 m

0-1200 m2

m, ft

m2, ft

2

Altura del eje del

emisario:

-Descarga

sumergida

(distancia hasta el

fondo)

-Descarga por

encima de la

superficie (distancia

hasta la superficie)

0-1000 m

0-30 m

m, ft

En caso de descarga en spray, hay

que especificar el área cubierta

(0-1000 m2)

(CORMIX 2)*

Longitud del difusor

0-5000 m

m, ft

Distancia hasta la

primera/última

boquilla

0-30000 m

m, ft

Ángulo de

alineación (γ)

0-180º

Grados

sexagesimales

En casos de velocidad del viento

≈ 0, tomar como eje x la

dirección predominante de la

corriente.


referencia:

90º: alineación perpendicular a la

corriente.

0º (ó 180º): Alineación paralela.

Anexos



Diámetro medio de

las boquillas

0-4 m

m, ft

Número de

boquillas

3-10000

---

Número de

boquillas por

elevador

3-32

boquillas/elevador

---

(CORMIX 3)*

Ángulo horizontal

del canal de

descarga (σ)

0-135º

Grados

sexagesimales


referencia:

90º: Entrada del canal

perpendicular a la orilla

Pendiente del fondo

0-60º

Grados

sexagesimales

Este parámetro sólo es válido

para detectar fenómenos de

adhesión al fondo.

Distancia del tramo

del canal que

sobresale de la orilla

0-200 m

m, ft

Distancia medida

perpendicularmente desde la

salida del canal a la orilla

Ancho del canal 0.01-100 m m, ft

Profundidad del

agua en el canal 0.5-20 m m, ft

(Tubería)

Diámetro

Profundidad

(superficie del agua

hasta la parte

inferior tubería)

0-10 m

0-15 m

m, ft

m, ft

* Sólo se han especificado aquellos parámetros que no están descritos en el apartado de CORMIX 1.

Anexos


3.6- Zona de mezcla.

Figura 1.26. Interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es “Zona de mezcla”.

En esta pestaña, debe especificarse:

Si puede aplicarse la definición de zona de dilución tóxica (USEPA). Cuando es

aplicable esta definición, debe indicarse el valor de NCA-CMA y NCA-MA.

CORMIX comprueba que se cumpla44

:

NCA-CMA45

en el límite de la zona de de dilución tóxica.

NCA-CMA46

en el límite de la zona de mezcla regulatoria. Si existen

norma de calidad ambiental para el contaminante objeto de estudio.

Si existe una zona de mezcla regulatoria. La extensión de esta zona se puede

especificar mediante la distancia al punto de vertido, la sección transversal

ocupada por la pluma o bien, mediante el ancho de la pluma.

La región espacial de interés, (hasta donde se desea que CORMIX analice los

procesos de mezcla y aporte información).

La precisión deseada en los datos de salida de CORMIX (intervalos/divisiones de

la región espacial de interés). Este parámetro define el número de datos de salida

dentro de cada módulo de simulación. El valor de este parámetro no afecta a la

44 Para ampliar información, ver apartado 2.2.2. del Manual de usuario de CORMIX. 45NCA-CMA: Norma de Calidad Ambiental-Concentración Máxima Admisible. 46 NCA-MA: Norma de Calidad Ambiental-Media Anual.

Anexos


exactitud de la predicción, pero sí al grado de detalle de los datos de salida. Se

recomienda elegir un valor bajo para las primeras simulaciones (entre 4 y 10) y

luego ir aumentando el valor en las predicciones finales.

Tabla 1.7. Información adicional sobre algunos parámetros incluidos en la pestaña “Zona de

mezcla”.

PARÁMETRO RANGO


Concentración

Máxima

Admisible/Media

Anual

---

Las establecidas

en el exceso de

contaminante en

el efluente

Incremento de concentración

respecto a la concentración de

fondo

Región de interés 0.1-100000 m

Número de

intervalos/pasos

(Grado de detalle de

los cálculos reflejados

en el archivo de

predicción)

3-50

Mínimo:3

Máximo:50

Sugerido:

4-10 para una evaluación inicial

10-20 predicciones avanzadas

El valor de este parámetro no

afecta a la precisión de los

resultados

3.7- Resultados.

Mediante esta pestaña, el usuario puede elegir la visualización e impresión del

archivo de predicción (fn.prd), el informe de la sesión (fn.ses), descripción de la clase de

flujo (fn.flw), recomendaciones de diseño (fn.rec) y el registro de procesamiento (fn.jrn).

Anexos


Figura 1.27. Interfaz gráfica de CORMIX. La pestaña activa es “Resultados”.

3.8-Procesamiento.

En esta pestaña el usuario dispone de dos opciones diferentes para ejecutar la

simulación:

Simulación directa: se realiza pulsando el botón “1,2,3 & RUN” (figura 1.28,1).

Comprobaciones previas por etapas y simulación (figura 1.28,2): se realiza

pulsando los botones:

Validación de los datos de entrada.

Cálculo de parámetros.

Clasificación del flujo.

1,2,3 & RUN

Figura 1.28. Interfaz gráfica de CORMIX. Visualización de las dos posibilidades al ejecutar: simulación directa (1) y comprobaciones previas y simulación (2).

1 2

Anexos


4- Resultados.

Como ya se ha comentado en el apartado anterior, se puede realizar la simulación

en CORMIX de dos maneras: directamente (pulsando el botón “1,2,3 & RUN”) o hacer

una serie de comprobaciones previas por etapas y después completar la simulación. A

continuación se detalla cada uno de los archivos que se obtienen en cada caso:

4.1- Comprobaciones previas por etapas.

4.1.1-Validación de los datos de entrada.

Al pinchar en el botón “Validate Inputs”, en este primer paso de la simulación

CORMIX comprueba que todos los datos introducidos son correctos y cumplen con las

restricciones impuestas por CORMIX para cada caso. En la figura 1.29 se muestra una

de estas ventanas, en la que aparece que los datos del agua ambiente, el vertido y la zona

de mezcla son correctos.

Figura 1.29. Pantalla obtenida tras pinchar en “Validate Inputs”.

Anexos


4.1.2-Parámetros calculados.

Al pinchar en el botón “Calculate Parameters”, CORMIX muestra en pantalla un

conjunto de parámetros importantes tales como escalas de longitud, densidades y

parámetros no dimensionales. Las escalas de longitud representan medidas dinámicas

sobre la influencia relativa de ciertos procesos hidrodinámicos en los efluentes de la

mezcla. En la figura 1.30 se muestra una pantalla en la que aparecen distintas escalas de

longitud (Lm, Lb)47

y parámetros no dimensionales (número de Froude y ratio de

velocidad).

Figura 1.30. Pantalla obtenida al pinchar en “Calculate Parameters” y en la que se muestra

escalas de longitud y parámetros no dimensionales.

También se muestra en este caso información sobre la flotabilidad del efluente,

teniendo en cuenta las densidades del vertido y del agua receptora. Se puede obtener, por

ejemplo, un mensaje en el que se indique: “La densidad del efluente es mayor que la

densidad del agua ambiente, con lo que la flotabilidad del efluente será negativa y tenderá

a irse hacia el fondo”. La siguiente pantalla muestra esta información (figura 1.31).

47 Si los valores calculados de Lm y Lb son bastante inferiores a la profundidad del agua local, esto indica

que el flujo cruzado es muy fuerte y que se produce una flexión completa del chorro. Para más información

sobre escalas de longitud acudir al apartado 5.1.2 del Manual de CORMIX.

Anexos


Figura 1.31. Pantalla obtenida tras pinchar en “Calculate Parameters” y en la que se muestra un

mensaje sobre la flotabilidad del efluente.

4.1.3-Clasificación del flujo.

CORMIX distingue entre una gran variedad de clases de flujo atendiendo a

aspectos tales como su distancia a la superficie o al fondo, su flotabilidad o la

estratificación. Al pinchar en “Classify Flows” se obtiene en la pantalla distintas

posibilidades de clase de flujo para el vertido con el que se está trabajando y se justifica la

elección de uno de ellos. En la figura 1.32, se muestra una de estas pantallas, en las que se

presentan seis posibles clases de flujo para CORMIX 1 y se elige una de estas opciones,

atendiendo a la flotabilidad positiva del flujo y a su interacción con la superficie.

Anexos


Figura 1.32. Pantalla obtenida tras pinchar en “Classify Flows” y en la que se justifica la

elección de la clase de flujo.

4.2- Simulación directa:

Como ya se ha indicado, esta simulación se realiza al pulsar en “1, 2, 3 & RUN”.

Tras lo que aparecen en pantalla una serie de archivos, que se comentan a continuación:

Figura 1.33. Pantalla donde se resalta el botón de simulación completa.

Anexos


4.2.1-Descripción de la clase de flujo

En este archivo se describe de forma detallada el comportamiento del flujo a lo

largo de su trayectoria y puede guardarse e imprimirse. Como ejemplo, se muestra uno de

estos archivos generado por CORMIX, en el que se recoge la descripción de un flujo de

clase S1 (figura 1.34).

Anexos


Figura 1.34. Descripción de un flujo de clase S.

Proximidad a la capa terminal, con lo que la concentración

se hará uniforme a lo largo de la pluma a una distancia

corta

El chorro es desviado muy lentamente por la corriente

El chorro se desvía fuertemente por la corriente

Final del campo cercano

La pluma se extiende lateralmente. Puede

interaccionar con un banco cercano u orilla.

La turbulencia puede llegar a ser el mecanismo de mezcla

dominante. La pluma podría interaccionar con los límites.

El flujo está muy afectado por la estratificación de la

densidad y por la corriente ambiente

Anexos


4.2.2-Informe de la sesión.

Proporciona un resumen de los resultados de la simulación e incluye:

Fecha y hora de la sección de análisis.

Repetición completa de los datos de entrada.

Cálculo del flujo, longitud de escala y valores de los parámetros no

dimensionales.

Clasificación del flujo utilizada para predecir la trayectoria de la pluma y de la

mezcla.

Sistema de coordenadas usado en el análisis.

Resumen de las condiciones de la región de campo cercano.

Lugar del campo lejano donde la pluma se encuentra mezclada completamente

(concentración uniforme) en la dirección horizontal y vertical.

Resumen de las condiciones de la zona de dilución tóxica (TDZ).

Resumen de las condiciones de la zona de mezcla de regulación (RMZ).

El sistema de coordenadas se refiere a la localización del origen y la dirección del

eje. En el análisis de CORMIX 1, el origen está localizado en el fondo del agua receptora,

justo debajo del centro del puerto de descarga y a una profundidad HD bajo la superficie

del agua. En CORMIX 2 el origen también se localiza en el fondo del agua receptora, en

el punto medio de la línea del difusor y a una profundidad HD bajo la superficie. En el

caso de CORMIX 3, el origen se encuentra en la superficie del agua, donde se cortan la

línea central del canal de descarga y la orilla. El eje X se encuentra en el plano horizontal

y en dirección aguas abajo de la corriente; el eje Y se localiza en el plano horizontal y

hacia la izquierda desde el punto de vista de un observador que mira hacia abajo a lo largo

del eje X y los puntos del eje Z se encuentran verticalmente hacia arriba. Se muestra a

continuación un ejemplo del sistema de coordenadas de una descarga correspondiente a

CORMIX 1, siendo la dirección del flujo ambiente (ua) la del eje +x.

Anexos


Figura 1.35. Sistema de coordenadas de una descarga sumergida.

En el caso de una descarga tóxica, CORMIX indica la localización a lo largo de la

pluma donde la concentración local empieza a caer por debajo de la CMC especificada.

Este archivo también se origina automáticamente al realizar la simulación en

CORMIX y puede guardarse e imprimirse.

En la figura 1.36 se muestra un ejemplo de este informe, para el caso de una

descarga sumergida.

Anexos


Figura 1.36. Informe de la sesión para un caso de descarga sumergida.

Fecha y hora de la sección de análisis

Resumen de los datos de entrada

Parámetros del ambiente

Parámetros de la descarga

Parámetros de longitudes de escala

Anexos


Figura 1.36. Continuación.

Parámetros no dimensionales

Datos para zona de dilución tóxica

Clasificación del flujo

Explicación del sistema de coordenadas

Condiciones de la pluma (concentración,

dilución, localización y dimensiones) en la

región de campo cercano

Flotabilidad positiva debido a la

baja densidad del efluente

Anexos



Estratificación importante

Distancia a la que la pluma se encuentra con el

límite más cercano

Posición y dimensiones de la pluma en que se

encuentra el CMC

Estudio de los criterios de CMC para la

zona de dilución tóxica

Anexos



Condiciones de la pluma en el límite de la zona

de mezcla regulatoria.

Posición y dimensiones de la pluma en que se

encuentra el CCC

Desviación de los datos

Especificación restrictiva para la zona

de mezcla regulatoria

Anexos


4.2.3- Archivo de predicción.

Este informe suministra predicciones numéricas de la geometría de la pluma y la

mezcla, que se obtienen durante la simulación hidráulica.

El usuario podrá ver en pantalla esta información y tendrá la oportunidad de

imprimirla y guardarla.

Todos los modelos de simulación de CORMIX generan un archivo de salida

“filename.prd” con las características que se describen a continuación:

Información de entrada: la salida empieza (y termina) con un “111...111”,

“222...222”, “333...333” o “DDD…DDD”, para destacar el subsistema de

CORMIX que se ha utilizado. A continuación se especifica la fecha y hora de la

sesión de análisis así como otros datos de entrada importantes. Seguidamente

aparecen los datos de los valores de longitud de escala, números no

dimensionales, identificación de la clase de flujo y sistema de coordenadas.

Predicción de resultados para cada módulo de flujo: la metodología de predicción

de CORMIX utiliza una serie de módulos de simulación que se ejecutan de forma

secuencial y que corresponden a los diferentes procesos de flujo y regiones

espaciales asociadas que se producen dentro de una clase de flujo dada. El archivo

refleja la secuencia de salida y está dispuesta en bloques de salida para cada

módulo.

Cada módulo de simulación tiene una etiqueta “MODnxx” donde “n” es 1, 2 o 3

correspondiente a CORMIXn, y “xx” es un número de identificación de dos dígitos. Los

dos tipos generales de módulos son flujo continuo y volumen de control.

El tipo de módulo de flujo continuo describe la evolución continua de una región

del flujo a lo largo de la trayectoria. El archivo nos da información sobre la posición x-y-z

del chorro, la dilución (S), la concentración (C) en la línea central, la anchura del chorro

medida verticalmente (BV) y horizontalmente (BH) y la distancia a los límites superior

(ZU) e inferior (ZL) medida en el eje Z.

Anexos


La dilución (S) se define como el cociente entre la concentración inicial en el

punto de descarga y la concentración en un lugar determinado:

𝑆 =𝐶0

𝐶

Al final de cada módulo se encuentra también el dato del tiempo de recorrido

acumulativo, que se utiliza para evaluar la aplicabilidad de las predicciones del estado

estacionario asumido por CORMIX. Se define este tiempo acumulativo como el que tarda

una partícula en recorrer la distancia existente entre el centro de la trayectoria del origen y

la localización central del punto dado.

Algunos procesos de mezcla de flujo son tan complicados que no hay una

descripción matemática de manera mecánica basada en ellos, con lo que se utiliza en estos

casos módulos de volumen de control para su análisis.

También es posible dibujar isolíneas de concentración para predecir la forma de la

pluma. Para ello se emplea la información obtenida en el archivo de salida para cada

módulo, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1.37. Distribuciones transversales de CORMIX para predecir el comportamiento de la pluma.

Se muestra a continuación un informe de predicción para el caso de descarga

sumergida:

Anexos


Figura 1.38. Informe de predicción para una descarga sumergida.

Empleo de CORMIX 1

Fecha y hora de la sección de análisis

Parámetros de la descarga

Parámetros de longitudes de escala

Parámetros del ambiente

Parámetros no dimensionales

Clasificación del flujo

Datos para la zona de dilución tóxica

Anexos



Explicación del sistema de coordenadas

Etiqueta del módulo y descripción

Fin del módulo

Definición del perfil de la pluma

Coordenadas x, y, z del centro de la pluma,

dilución, concentración y anchura

Mensaje de alerta de CMC en la zona de dilución tóxica

Mensaje de alerta de la calidad estándar del agua o CCC

Inversión de flotabilidad

Máxima flotabilidad

Anexos



Tiempo de recorrido

acumulativo

Módulo de aproximación de límites

Propiedades de la intrusión aguas arriba

Condiciones del volumen de control en los límites


Límite de la zona de mezcla regulatoria en

el campo cercano

Coordenada –x: valores aguas arriba

Fin de la región del campo cercano

Aviso de interacción con la orilla

Anexos



Aviso de baja velocidad del ambiente

Aviso de diseño del emisario

Módulo de capa terminal


Coordenadas x, y, z del centro de la pluma,

dilución, concentración y anchura

Tiempo de recorrido

acumulativo

Límite de la región de interés

Fin del informe de predicción

Anexos


4.3- Resultados gráficos.

La herramienta Corvue (descrita en el apartado 2.2.3) ofrece la posibilidad de

visualizar de forma gráfica los resultados de la simulación.

Se dispone de distintos tipos de vistas: oblicua en 3-D y en planta, lateral y aguas

abajo en 2-D, donde se pueden representar los límites de NCA-MA y NCA-CMA

pulsando los botones CCC y TDZ, respectivamente.

Figura 1.39. Pantalla de CorVue, con una vista tridimensional de la pluma.

Anexos


Figura 1.40. Pantalla de CorVue, con una vista en planta de la pluma.

Figura 1.41. Pantalla de CorVue, con una vista lateral de la pluma.

Anexos


Figura 1.42. Pantalla de CorVue, en la que se muestran las tres vistas anteriores.

También proporciona otros tipos de gráficos, tales como concentración y dilución

vs distancia aguas abajo y concentración y dilución vs trayectoria de la línea central.

Figura 1.43. Pantalla de CorVue, en la que se muestra un gráfico concentración-distancia aguas

abajo.

Anexos


Figura 1.44. Pantalla de CorVue, en la que se muestra un gráfico dilución-distancia aguas

abajo.

Todas las opciones de visualización anteriormente comentadas se pueden

obtener para el campo cercano.

Figura 1.45. Pantalla de CorVue, con una vista de la pluma en 3-D, para el caso de campo cercano.

Anexos


Todas estas pantalla pueden guardarse pinchando en el icono “Save as” (1) o en la

pestaña “File” y seguidamente en “Save visualization as” (2).

Figura 1.46. Pantalla en la que se muestran las dos formas de guardar imágenes en

CorVue.

5-Recuperación de archivos.

CORMIX ofrece la posibilidad de guardar los archivos obtenidos en la

simulación, así como los mensajes emitidos en las comprobaciones previas por etapas.

Para ello se pincha en la pestaña “Output Data Reports”. Seguidamente se coloca el ratón

en la opción “Current Project”y finalmente se elige “Save as Text”. En la siguiente figura

se muestra la secuencia a seguir:

Figura 1.47. Pantalla en la que se muestra los pasos a seguir para guardar los archivos.

Tras pinchar en “Save as Text” aparece una ventana en la que se puede seleccionar

los archivos que se desean recuperar (ver figura 1.48).

1

2

Anexos


Figura 1.48. Pantalla en la que se muestra la selección de los archivos.

Tras pulsar el “OK” se podrán guardar sucesivamente todos los archivos

seleccionados en el directorio de CORMIX.

Figura 1.49. Pantalla para guardar los archivos de CORMIX seleccionados.

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