EVIDENCIA STEM1-EQUIPO 3

DOCENTES:FQM: Norma Patricia Escudero BlancoFyR: Jorge Paul Mayorga CamarilloCyELA: María Mayela Arreozola Basurto

EQUIPO 3ALVAREZ SORIANO DAVID SAMUEL 2182392BAYARDO CAVAZOS JESUS ARMANDO 2184929CAMACHO GARZA AXEL JESE 2182401DE LA ROSA DIMAS OLIVER ALEXANDER 2181083PUENTE SOLIS ANTONIO GADIEL 2180557SUAREZ FLORES ADRIAN ALDAIR 2181411TOBIAS CELESTINO YAEL ALDAHIR 2180432

STEM 1 CAPTACION Y FILTRACIONES DEL AGUA

PROBLEMATICA Río Pesquería, Apodaca, N.L.CARACTERISTICAS: El río Pesquería es conocido por tener niveles de contaminación elevados en algunas zonas, lo que hace imposible la vida humana y animal. A lo largo de sus 83 kilómetros en el área urbana, el río sufre de impacto ambiental en diferentes grados

CAPTACION Y FILTRACIONES DEL AGUA

Los niveles de contaminantes como metales pesados (plomo, cromo, mercurio), sustancias químicas tóxicas, bacterias coliformes y nutrientes excesivos (nitrógeno y fósforo) son alarmantemente altos.

Contaminación:El río enfrenta graves problemas de contaminación debido a descargas de aguas residuales industriales y domésticas. Las fuentes de contaminación incluyen fábricas, instalaciones de tratamiento de aguas residuales inadecuadas y vertidos ilegales de desechos.

Es uno de los ríos más contaminados de Nuevo León. Cruza varias zonas industriales y residenciales en la zona metropolitana de Monterrey, lo que lo expone a una gran cantidad de fuentes de contaminación.El río recibe una mezcla de aguas residuales domésticas sin tratamiento adecuado y descargas industriales de varias fábricas ubicadas en su cuenca, inc luyendo la industria automotriz, metalúrgica, química, y de alimentos. También se han reportado vertidos ilegales de desechos químicos y orgánicos en el río.

contaminacion rio pesquería

Parametros críticos

Calidad del agua

Río Pesquería

1. Eutrofización:La acumulación de nutrientes en el agua, especialmente nitrógeno y fósforo, provoca un crecimiento excesivo de algas, lo que reduce el oxígeno disponible y afecta a las especies acuáticas. 2. Contaminación de Acuíferos:La infiltración de contaminantes del río puede afectar las fuentes de agua subterránea, contaminando los acuíferos y afectando a las comunidades que dependen de ellos. 3. Degradación del Suelo:La contaminación del río puede afectar también las tierras agrícolas adyacentes, degradando la calidad del suelo y afectando la productividad agrícola.

Efectos sobre el Medio Ambiente

1. Descargas de Aguas Residuales: Muchas industrias y zonas residenciales a lo largo del río vierten aguas residuales sin tratar o mal tratadas, lo que introduce contaminantes químicos y biológicos en el río. 2. Falta de Infraestructura de Tratamiento de Aguas:La insuficiencia de plantas de tratamiento de aguas residuales en la región contribuye a que gran parte de las aguas residuales domésticas e industriales terminen directamente en el río.

Causas

1. Contaminación del Agua:La calidad del agua se deteriora, volviéndose inadecuada para consumo humano, recreación y para la vida acuática. Se reportan altos niveles de metales pesados, nutrientes, y bacterias coliformes. 2.Pérdida de Biodiversidad:La contaminación y la alteración de los hábitats acuáticos resultan en la disminución de especies de flora y fauna, incluyendo peces y otros organismos acuáticos.

Consecuencias

cAPTACION Y FILTRACIONES DEL AGUA

reacciones quimicas

1. Coagulación y Floculación (Remoción de partículas suspendidas)• Sustancia utilizada: Sulfato de aluminio (Al2 (SO4)3).• Ecuación química: Al2(S04)3 + 6H20 - 2AI(0H)3 + 3H2S04• Proceso: Adición de coagulante: Añade sulfato de aluminio al agua del río.Formación de flóculos: El sulfato dealuminio reacciona con el agua para formar hidróxido de aluminio (AL(OH)з), un sólido gelatinoso que atrapa partículas suspendidas en el agua.Sedimentación: Los flóculos, junto con las partículas atrapadas, se hunden al fondo, permitiendo la separación de agua más clara en la parte superior.2. Precipitación de metales pesados (Eliminación de contaminantes tóxicos)• Sustancia utilizada: Hidróxido de calcio (Ca(OH)2) o carbonato de sodio (Na, CO;).• Ecuaciones químicas: Pb2+ + 20H- Pb(OH)2 (precipitado) Ca2+ + CO2/3 CaCO3 (precipitado)• Proceso: Neutralización: Añade hidróxido de calcio o carbonato de sodio al agua del río. Formación de precipitados: Los iones de metales pesados como el plomo (Pb2+) reaccionan para formar compuestos insolubles (Pb2(OH)2), que se precipitan y pueden ser removidos por filtración o sedimentación.

1.Reducción de la Velocidad del Agua:Una mini presa ayudaría a reducir la velocidad del flujo del agua en el río, permitiendo que los sedimentos más pesados, como los sólidos suspendidos y los contaminantes asociados a partículas, se depositen en el fondo en lugar de continuar río abajo. Esto es especialmente útil en áreas donde hay mucha erosión o sedimentos en suspensión. 2.Filtración Natural y Mejora de la Calidad del Agua:La construcción de la mini presa puede incluir el uso de materiales naturales como grava, arena y plantas acuáticas que actúan como filtros naturales. A medida que el agua fluye a través de estas capas, los contaminantes, como los metales pesados y los nutrientes excesivos, pueden ser atrapados y degradados biológicamente.Las plantas acuáticas y los humedales artificiales que podrían instalarse en la zona de inundación detrás de la presa también contribuirían a la absorción de nutrientes y otros contaminantes, mejorando la calidad del agua de manera natural. 3.Control de Residuos Sólidos:Las mini presas también pueden ser diseñadas para capturar residuos sólidos flotantes, como plásticos y otros desechos urbanos. Esto no solo mejora la calidad visual del río, sino que también reduce el impacto de estos residuos en la fauna acuática y en el ecosistema en general. 4.Retención de Aguas Pluviales y Reducción de Inundaciones:Además de limpiar el agua, una mini presa puede ayudar a retener aguas pluviales durante periodos de lluvias intensas, reduciendo el riesgo de inundaciones aguas abajo. Esto sería particularmente beneficioso en la zona metropolitana de Monterrey, donde las inundaciones son un problema recurrente. .

Prototipo: Mini Presa

propuesta de solucion

justificacion del proyecto

¿Cuáles conocimientos de matemáticas aplicarías al realizar tu proyecto STEM?Usaría fórmulas de perimetro, área, volumen, mediciones, graficas, modelos tridimensionales, porcentajes, costos, conversiones,.calculo., etc¿Por qué desea llevar a cabo el proyecto? Para que el agua contaminada sea desinfectada y filtrada en Nuevo León. ¿Qué espero lograr con mi proyecto? Que el agua contaminada sea limpia y potable. ¿Cuál es la importancia de abordar este problema en el contexto actual? En México tuvimos una sequía terrible, queremos que el agua que esté a la disponibilidad de forma gratuita sea segura. ¿Cuáles son los beneficios esperados de tu proyecto y el desarrollo del mismo? El beneficio será el agua 100% pura en todos los aspectos, su desarrollo parte de que se muestre que es veridico y no una mentira

https://uanledu-my.sharepoint.com/:w:/g/personal/david_alvarezs_uanl_edu_mx/EZ8Jc0hWFbZIlRn3oKARe5ABfSeJvy3EB0cucwqFiWoyXQ?e=dju9Ka

ANEXO

PRESA DERIVADORARIO PESQUERIA

EQUIPO 3ALVAREZ SORIANO DAVID SAMUEL 2182392BAYARDO CAVAZOS JESUS ARMANDO 2184929CAMACHO GARZA AXEL JESE 2182401DE LA ROSA DIMAS OLIVER ALEXANDER 2181083PUENTE SOLIS ANTONIO GADIEL 2180557SUAREZ FLORES ADRIAN ALDAIR 2181411TOBIAS CELESTINO YAEL ALDAHIR 2180432

DOCENTES:FQM: Norma Patricia Escudero BlancoFyR: Jorge Paul Mayorga CamarilloCyELA: María Mayela Arreozola Basurto

STEM2

PROPUESTA DE SOLUCION

El relleno del cauce del río Pesquería con escombros y desechos altera drásticamente su hábitat natural y aumenta el riesgo de inundaciones en temporadas de lluvias intensas, además de la contaminación de sus aguas por metales pesados.La construcción de una presa derivadora en el río Pesquería sería de gran ayuda para evitar estas inundaciones, derivar el caudal a sistemas de riego o consumo, el agua sería limpia y potable, además de la sanación y conservación del Río, ya que permite el flujo de agua constante.

OBJETIVO

Los impactos ambientales que afectan al río Pesquería varían significativamente según la zona de su curso. Desde la alta contaminación de sus aguas debido a descargas industriales y de drenaje sanitario, hasta la urbanización de sus riberas, el acopio ilegal de residuos y basura de todo tipo, así como el relleno de su cauce con escombros en otras regiones. Estos daños ponen de manifiesto los desafíos ambientales que enfrenta el río a lo largo de su recorrido.El río Pesquería es utilizado para canalizar gran parte de las aguas tratadas del área metropolitana de Monterrey. Si bien las plantas de tratamiento garantizan que el agua depositada cumpla con las normas de calidad, esto no significa que el río esté sano; más aún, en pozos del municipio de Pesquería se han detectado contaminantes, probablemente relacionados al uso excesivo de fertilizantes, debido a que la mayor parte del territorio de ese municipio está dedicado a la agricultura. “Se requiere evidentemente no solamente la limpieza, sino poner plantas tratadoras de agua, presa derivadora y hacer un estudio completo para que en ese río vuelvan a nacer los peces, la flora, la fauna".

Fundamentacion teórica

Sustancias quimicas que contaminan el agua del río.

Existen varios métodos para eliminar estos metales del agua del río, de los cuales el intercambio iónico es la mejor solución cuando se tiene un flujo de agua considerable, catalizadores de fierro y manganeso, coagulación – floculación y filtración.La presa ayudaria a reducir la velocidad del flujo del agua en el río permitiendo que los sedimentos pesados se depositen en el fondo en lugar de continuar rio abajo.El uso de materiales naturales como grava, arena y plantas acúaticas actúan como filtros naturales.También se pueden capturar residuos solidos flotantes como plasticos, mejorando no solo la calidad visual, sino el impacto en el ecosistema.

• Los principales metales pesados que contaminan el agua del rio y que se deseean eliminar son entre otros, el cromo, el cobre, el cadmio, el mercurio, el plomo y metaloides como el arsénico o el selenio.
• Además de los contaminantes como: residuos orgánicos, sólidos suspendidos, hidrocarburos, fertilizantes y pesticidas y bacterias coliformes.

ALTERNATIVA DE SOLUCION

SUSTANCIAS QUÍMICAS

PROBLEMATICA AMBIENTAL

PLANO DEL PROTOTIPO

• BOCATOMA

tiene forma geométrica de un rectángulosirve como canalizador

• CORTINA O DIQUE DERIVADOR

tiene forma geométrica de un triángulo rectángulo .sirve para bloquear y elevar el agua.

• DESARENADOR

tiene forma geométrica de un rectángulosirve para filtrar los sedimentos

Elementos que lo componen:

CARcteristicas del prototipo

MEDIDAS

Altura: 3-4mtsLo suficiente para retener y regular el flujo del agua sin causar grandes impactos en el ecosistema o las areas aguas arriba.Longitud:15-20mtsDependera del ancho del cause del rio, pero una longitud de alrededor de 20mts podria permitir controlar el flujo del agua y retener residuos flotantes.Ancho en la base: 5-7mtsEsto proporcionara estabilidad a la estructura especialmente si esta hecha de materiales como concreto o roca.Ancho en la cresta (parte superior): 1-2mtsLa parte superior de la presa puede ser mas angosta manteniendo suficiente estabilidad para resistir la presion del agua.

FUNCIONAMIENTO

La cortina bloquea y eleva el agua, mientras que la bocatoma la dirige hacia canales de distribución. Ambas estructuras son claves para el desvío eficiente del agua.El canal desarenador elimina sedimentos para mantener un flujo limpio, operando como un tanque o en modo abierto, y su diseño asegura la durabilidad del sistema. Las estructuras auxiliares previenen inundaciones, permiten la migración de peces, facilitan la navegación y evitan bloqueos, protegiendo el ecosistema y usos múltiples. Se calculan dimensiones y capacidades de la bocatoma y el canal desarenador, seleccionando compuertas radiales y dimensionando vertedores para manejar excesos de agua.

TABLA DE VARIABLES

mediciones

¿Qué información necesitamos?Necesitamos saber la longitud del río, determinar la capacidad del caudal, los materiales para construcción, manejo del flujo del agua, etc.¿Cómo calcularé lo que necesito saber? Se tendría que realizar una investigación de campo, en este caso buscaremos información en investigaciones hechas con anterioridad, como los estudios topográficos, hidrológicos, etc. ¿Para qúé me servirá esta información?Servirá para poder realizar las mediciones correctas y que la presa cumpla con los propósitos establecidos.

• Presas derivadoras. (s. f.). Algor Cards. https://cards.algoreducation.com/es/content/i9tndN36/presas-derivadoras-gestion-hidrica

Referencias

Bibliografía

• Ramírez, A. H. (2023, 14 noviembre). Desafíos en la conservación del río Pesquería. Reporte Indigo. https://www.reporteindigo.com/opinion/desafios-en-la-conservacion-del-rio-pesqueria/

• Red Mexicana de Cuencas - Cuenca del Río Pesquería. (s. f.). https://www.remexcu.org/index.php/grupos/conectividad-de-rios/cuencas/cuenca-del-rio-pesqueria

• Rodríguez, A. (2023, 27 agosto). Llaman expertos y ambientalistas a rescatar al río Pesquería. EL HORIZONTE. https://www.elhorizonte.mx/nuevoleon/llaman-expertos-y-ambientalistas-a-rescatar-al-rio-pesqueria/7527865449

• Contaminación química del agua – Agua.org.mx. (2017, 27 marzo). Agua.org.mx. https://agua.org.mx/biblioteca/contaminacion-quimica-del-agua/

Producto Integrador de AprendizajeSTEM

DOCENTES:FQM: Norma Patricia Escudero BlancoFyR: Jorge Paul Mayorga CamarilloCyELA: María Mayela Arreozola Basurto

EQUIPO 3ALVAREZ SORIANO DAVID SAMUEL 2182392BAYARDO CAVAZOS JESUS ARMANDO 2184929CAMACHO GARZA AXEL JESE 2182401DE LA ROSA DIMAS OLIVER ALEXANDER 2181083PUENTE SOLIS ANTONIO GADIEL 2180557SUAREZ FLORES ADRIAN ALDAIR 2181411TOBIAS CELESTINO YAEL ALDAHIR 2180432

Descripción y Funcionamiento del prototipo

Los elementos que componen la presa son: • Cortina o dique derivador • Bocatoma • Desarenador La cortina bloquea y eleva el agua, mientras que la bocatoma la dirige hacia canales de distribución. Ambas estructuras son claves para el desvío eficiente del agua. El canal desarenador elimina sedimentos para mantener un flujo limpio, operando como un tanque o en modo abierto, y su diseño asegura la durabilidad del sistema. Las estructuras auxiliares previenen inundaciones, permiten la migración de peces, facilitan la navegación y evitan bloqueos, protegiendo el ecosistema y usos múltiples. Se calculan dimensiones y capacidades de la bocatoma y el canal desarenador, seleccionando compuertas radiales y dimensionando vertedores para manejar excesos de agua. La bocatoma se localizará en un tramo de la corriente que esté a salvo de la erosión, del azolve y aguas arriba de cualquier descarga de tipo residual. La cota en el conducto de la toma se situará a un nivel inferior al de las aguas mínimas de la corriente. La boca de entrada llevará una rejilla formada por barras y alambrón con un espacio libre de 3 a 5cm, la velocidad media a través de la rejilla será de m/s para evitar en lo posible el arrastre de material flotante. La velocidad mínima dentro del conducto será de 0.6 m/s con el objeto de evitar azolve. El límite máximo de velocidad queda establecido por las características del agua y el material del conducto. .

TABLA DE VARIABLES

Fundamentación de la viabilidad de la alternativa de solución.

Los impactos ambientales que afectan al río Pesquería varían significativamente según la zona de su curso. Desde la alta contaminación de sus aguas debido a descargas industriales y de drenaje sanitario, hasta la urbanización de sus riberas, el acopio ilegal de residuos y basura de todo tipo, así como el relleno de su cauce con escombros en otras regiones. Estos daños ponen de manifiesto los desafíos ambientales que enfrenta el río a lo largo de su recorrido. El relleno del cauce del río Pesquería con escombros y desechos altera drásticamente su hábitat natural y aumenta el riesgo de inundaciones en temporadas de lluvias intensas, además de la contaminación de sus aguas por metales pesados. El río Pesquería es utilizado para canalizar gran parte de las aguas tratadas del área metropolitana de Monterrey. Si bien las plantas de tratamiento garantizan que el agua depositada cumpla con las normas de calidad, esto no significa que el río esté sano; más aún, en pozos del municipio de Pesquería se han detectado contaminantes, probablemente relacionados al uso excesivo de fertilizantes, debido a que la mayor parte del territorio de ese municipio está dedicado a la agricultura. “Se requiere evidentemente no solamente la limpieza, sino poner plantas tratadoras de agua, presa derivadora y hacer un estudio completo para que en ese río vuelvan a nacer los peces, la flora, la fauna".

beneficios y resultados esperados

Con la construcción de una presa los beneficios que se obtendrían serían principalmente: • La recuperación y saneamiento del Rio lo que traerá la reactivación de la biodiversidad en el ecosistema. • Reducción de la velocidad del agua permitiendo que los sedimentos más pesados, como los sólidos suspendidos y los contaminantes asociados a partículas, se depositen en el fondo en lugar de continuar río abajo. • El uso de materiales naturales como grava, arena y plantas acuáticas actúan como filtros naturales y mejoran de la calidad del agua. A medida que el agua fluye a través de estas capas, los contaminantes, como los metales pesados y los nutrientes excesivos, pueden ser atrapados y degradados biológicamente. Las plantas acuáticas y los humedales artificiales que podrían instalarse en la zona de inundación detrás de la presa también contribuirían a la absorción de nutrientes y otros contaminantes, mejorando la calidad del agua de manera natural. • Control de residuos sólidos como plásticos y desechos urbanos mejorando no solo la calidad visual, sino el impacto en el ecosistema. • Además de limpiar el agua, la presa puede ayudar a retener aguas pluviales durante periodos de lluvias intensas, reduciendo el riesgo de inundaciones aguas abajo.

CONCLUSION

El agua de mala calidad en el río amenaza todo el ecosistema construido alrededor del río, incluida la vida acuática, otros animales que dependen del río y la flora circundante. El agua contaminada también podría tener un grave impacto negativo en la salud de las personas que están en contacto o consumen el agua. Estos contaminantes no sólo son motivo de preocupación para el río Pesquería, sino que las masas de agua en las que desemboca. La contaminación no solo afecta la salud del río, sino que también tiene un impacto negativo en la biodiversidad y en el flujo del agua. La construcción de la presa beneficiara primeramente en la recuperación del río, no solo al disminuir considerablemente la contaminación que lo afecta a sus alrededores y por ende a que el agua que fluya sea de mejor calidad, sino que también esa agua puede ser utilizada para la agricultura, serviría como retenedor en tiempos de lluvia para evitar inundaciones, tendría un impacto comercial si se toma como un atractivo turístico y se controlarían las descargas de residuos tóxicos de las empresas de los alrededores.

REFLEXIONFyR

Cómo los procedimientos y conocimientos matemáticos contribuyen a resolver el problema y a construir el prototipo. Esta UA es de gran importancia para la realización del prototipo, porque incluye desde los conocimientos básicos como sumas, restas, porcentajes, costos, hasta los estudios topográficos, hidráulicos, impacto ambiental, de suelo, etc.En nuestro prototipo es fundamental los aprendizajes que hemos adquirido a lo largo no solo de estas 4 etapas, sino de muchas ramas de las matemáticas. Para construir esta presa se requieren de muchas mediciones, como por ejemplo, del área que se ocupara para realizar el proyecto, los cálculos para cada construir cada parte de ella, así como también calcular los costos de materiales, el flujo del agua que se pretende contener, etc. Siendo así la UA que mas se involucra en la construcción del proyecto.

ANEXOSPRESENTACION STEM

VIDEO PROTOTIPOPRESA DERIVADORA