Simulación y diseño avanzado de EDAR

La materia de “Simulación y diseño avanzado de EDAR” tiene como cometido introducir al alumnado al diseño i) de las unidades de pre-tratamiento, tratamiento primario de las EDAR, así como las unidades de decantación secundaria, regidas habitualmente por la hidráulica y ii) al dimensionado de sistemas biológicos, donde la reacción biológica suele limitar las dimensiones de la unidad de tratamiento. Gran parte de los flujos de las aguas residuales en la línea de agua ocurren por gravedad, por lo que se familiarizará a los alumnos con el concepto de “pérdida de carga”, proporcionando información sobre los rangos de pérdidas de carga recomendados entre unidades de la línea de agua. Respeto al tratamiento biológico, las necesidades de asegurar una operación energéticamente eficiente, con una tendencia hacia recuperación de recursos y respetuosa con el medio ambiente, dio lugar a EDAR caracterizadas por múltiples procesos biológicos vinculados entre sí. Dada la complejidad de los modelos matemáticos de tratamiento biológico, la capacidad de usar herramientas informáticas y en particular de simuladores de tratamiento de aguas residuales constituye una necesidad en la ingeniería del tratamiento de aguas. Con una aproximación pragmática y centrada en el estudio de casos reales, se introduce al alumnado a las posibilidades de los simuladores comerciales, a su uso y al análisis e interpretación de los resultados de simulación.

Tema 1. Dimensionamiento de unidades de tratamiento. Unidades limitadas por hidráulica. Unidades limitadas por carga de contaminantes. Dimensionamiento basado en criterios empíricos. Perfil hidráulico. Perdidas de carga admisibles entre unidades de proceso (4 horas).

Tema 2. Reactores biológicos: modelado y dimensionado asistido por simuladores. Estructura de los modelos biológicos (estequiometría y cinética). Selección y uso en simulador comercial de los modelos de lodos activos más relevantes. El Activated Sludge Model 1 (ASM1). (4 horas)

Tema 3. Simulación de EDAR en estado estacionario. Análisis crítico y representación de resultados de simulación. Estimaciones simples de recursos necesarios (energía, productos químicos...) y de los requerimientos de oxígeno y producción de lodos. (8 horas)

Tema 4. Simulación dinámica de EDAR. Escenarios más habituales: Cambios temporales en el afluente en tiempo seco y en episodios de precipitación. (2 horas)

Seminario en el Aula de Informática de estudio de casos prácticos y comparación de alternativas de proceso. (4 horas)

Básica

GUANG-LO HA C., VAN LOOSDRECHT, M., EKAMA, G. BRDJANOVIC, D.. Biological Wastewater Treatment: Principles, modelling and design. 2nd Edition. IWA Publishing. London, UK (2020). Disponible como libro digital en B-USC: https://iacobus.usc.gal/permalink/34CISUG_USC/tmlevo/alma99101338386130…

Está disponible en versión electrónica la primera edición como:
HENZE, M.., VAN LOOSDRECHT, M., EKAMA, G. BRDJANOVIC, D. Biological Wastewater Treatment: Principles, modelling and design. IWA Publishing. London, UK (2008). Signatura B-ETSE: La213 17. 17. (Libro electrónico gratuito en castellano: https://iwaponline.com/ebooks/book/707/Tratamiento-biologico-de-aguas-r…)

METCALF & EDDY Inc. Wastewater engineering: treatment and resource recovery. 5ª ed. New York: McGraw-Hill Higher Education, 2014. ISBN: 978-1-259-01079-8 (A213 13 H1, H2, I1, I2, J1, J2, K1, K2)

DÍAZ, M. “Ecuaciones y cálculos para el tratamiento de aguas”. Madrid: Paraninfo, 2019. ISBN: 84-283-4152-4. (A213 63 (La))

Complementaria

ECKENFELDER, W. Wesley. Industrial Water Pollution Control 3ª ed. Boston: Mc-Graw Hill Book Company, 1999. ISBN: 0-07-116275-5 (A213 39)

HENZE, M, GUJER, W., MINO, T., VAN LOOSDRECHT, M. Activated Sludge Models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3. IWA Publishing, 2006. ISBN: 9781780402369 (eBook). ISBN: 9781900222242 (Print) (A 213 4 9 )

METCALF & EDDY Inc. Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, vertido y reutilización. 3ª ed. Madrid: Mc-Graw Hill, D.L. 2000. ISBN: 84-481-1607-0 (A213 13 La, B)

Manuales

GARRIDO, JUAN M.. Simulación de plantas de lodos activos “Activated Sludge Model” número-1. Dpto de Ingeniería Química. Universidad de Santiago de Compostela

El alumno desarrollará las siguientes competencias que aparecen en la memoria de estudios del Máster en Ingeniería Ambiental:

Básicas y Generales

CB 6. Poseer y comprender conocimientos que acerquen una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB 7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB 8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
CB 9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
CB 10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
CG 1. Identificar y enunciar problemas ambientales.
CG 4. Aplicar conocimientos de matemáticas, física, química, biología y otras ciencias naturales, obtenidos mediante estudio, experiencia y práctica, con razonamiento crítico para establecer soluciones viables económicamente a problemas técnicos.

Transversales

CT 1. Desarrollar capacidades asociadas al trabajo en equipo: cooperación, liderazgo, saber escuchar.
CT 3. Adaptarse a los cambios, siendo capaz de aplicar tecnologías nuevas y avanzadas y otros progresos relevantes, con iniciativa y espíritu emprendedor.
CT 4. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico, capacidad analítica y de síntesis.
CT 5. Elaborar, escribir y defender públicamente informes y proyectos de carácter científico y técnico.

Específicas

CE 1. Saber evaluar y seleccionar la teoría científica adecuada y la metodología precisa del campo de estudio de la Ingeniería Ambiental para formular juicios a partir de información incompleta o limitada incluyendo, cuando sea preciso y pertinente, una reflexión sobre la responsabilidad social o ética ligada a la solución que se proponga en cada caso.
CE 2. Conocer en profundidad las tecnologías, herramientas y técnicas en el campo de la ingeniería ambiental para poder comparar y seleccionar alternativas técnicas y tecnologías emergentes
CE 4. Diseñar productos, procesos, sistemas y servicios de la industria de procesos, así como la optimización de otros ya desarrollados, tomando como base tecnológica las diversas áreas de la Ingeniería Ambiental.
CE 5. Conceptualizar modelos de ingeniería, aplicar métodos innovadores en la resolución de problemas y aplicaciones informáticas adecuadas, para el diseño, simulación, optimización y control de procesos y sistemas.
CE 8. Abordar un problema real de Ingeniería Ambiental bajo una perspectiva científico‐técnica, reconociendo la importancia de la búsqueda y gestión de la información existente y de la legislación aplicable.
CE 9. Poseer las habilidades del aprendizaje autónomo para mantener y mejorar las competencias propias de la Ingeniería Ambiental que permitan el desarrollo continuo de la profesión.

Las competencias se desarrollan a lo largo de cada una de las actividades que se realiza durante la materia, según la relación que se adjunta:

Clases magistrales: CB6, CG1, CG4, CT4, CE1, CE2
Seminarios en el aula de informática: CB7, CB10, CG1, CG4, CT1, CT3, CE1, CE2, CE4, CE5
Exposición oral: CB9, CT1, CT5
Proyecto por equipos: CB10, CG4, CT1, CE5, CE8, CE9
Tutoría: CB8, CE1, CE8

Clases magistrales: Están previstas 4 sesiones donde se presentarán de una forma sucinta las bases de dimensionado de equipos basados en la hidráulica (pretratamientos, tratamientos primarios y terciarios) así como las bases de diseño de los reactores biológicos de tratamiento secundario.

Seminarios de aula de informática: Las sesiones en aula de informática tendrán como objeto presentar la estructura básica de los modelos de tratamiento biológico y su aplicación mediante ordenador. Se hará énfasis en el uso de la hoja de cálculo (por ejemplo MS Excel) y de un simulador de plantas de tratamiento biológico de aguas residuales (por ejemplo Biowin). Se usará el simulador de plantas de tratamiento biológico de aguas residuales para facilitar la evaluación de alternativas de tratamiento, el dimensionado de unidades y el diseño de controladores simples. Se prestará especial atención a la interpretación crítica de los resultados del simulador

Proyecto por equipos: se formarán equipos reducidos (2-3 personas) que tendrán que aplicar los conocimientos adquiridos en la materia para presentar alternativas de proceso y dimensionado de una EDAR real, con los criterios y objetivos de diseño indicados por el equipo docente. Parte de las sesiones de seminario en aula de informática estarán dedicadas a la realización de este proyecto con la tutorización del profesor. Este proyecto será presentado mediante exposición oral.

Tutorías grupales: Esta actividad está asociada al proyecto por equipos de diseño y selección de alternativas. De forma adicional a las 4 h de seminarios en Aula de Informática, a tutoría grupal servirá, entre otros, como revisión intermedia del trabajo, la puesta en común de las dificultades encontradas y las dudas más comunes. Los alumnos entregaran previamente un resumen señalando los avances y problemas encontrados durante la realización del trabajo en equipo.

La realización de tutorías la petición de los alumnos se realizará tanto presencialmente como usando la aplicación MS Teams.

Se hará uso del Campus Virtual (Moodle) y de MS Teams como herramientas de comunicación entre docentes y alumnos, utilizando el Campus Virtual para poner al disponer de los alumnos los guiones de laboratorio, del aula de informática y materiales complementarios.

Todas las horas de aula asociadas a cada actividad de la materia serán presenciales.

Examen final 30%

Exposición oral del proyecto en equipo 30% (evaluación pares y profesor)

Trabajos en equipo 30%

Tutoría grupal: 10%

Para poder superar la materia es preciso obtener una calificación mínima de 5,0 obteniendo un 35% tanto en la nota asociada a la actividad examen como en la tutoría grupal obligatoria. De no obtenerse este mínimo, la calificación máxima que se podría obtener, de no obtenerse dicho mínimo, quedaría fijada en 4,9 suspenso.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones.

La memoria del Máster en Ingeniería Ambiental asigna una carga lectiva la materia:

Clases magistrales 4 h

Sesiones en el aula de informática 18 h

Tutoría en grupo 2 h

Trabajo autónomo del estudiante 49 h

Examen 2 h

Total 75 h de trabajo del estudiante (3 ECTS) , horas presenciales con el profesor (excepto examen) 24 h.

Se recomienda que los alumnos hayan cursado previamente la materia de “Modelización Ambiental” y que participen activamente en la materia de Tecnología de tratamiento de aguas, que se imparte durante el mismo módulo.
Recomendaciones para la docencia telemática:
• Es preciso disponer de un ordenador con micrófono y cámara para la realización de las actividades telemáticas que se programen a lo largo del curso.
• Mejorar las competencias informacionales y digitales con los recursos disponibles en la USC.

La docencia de la materia se impartirá, preferentemente en castellano o alternativamente en gallego. Se utilizará el idioma inglés para el alumnado que lo precise.
Se empleará el Campus Virtual como herramienta para facilitar información/anuncios sobre la actividad docente a lo largo del curso y materiales complementarios para el estudio de la materia. También se empleará MS Teams para la docencia síncrona no presencial.
En caso de discrepancia entre las versiones de esta guía docente en diferentes lenguas, prevalecerá la versión en gallego.