QUAL2K Python y Asistente Web: Software de Simulación de Ríos Gratis
Esta herramienta es una alternativa a QUAL2K online basada en React y Python. Reemplaza la antigua hoja de cálculo Excel/VBA con una interfaz web moderna y un motor de simulación en Python alojado en la nube, manteniendo al mismo tiempo la equivalencia numérica y exactitud científica con el modelo original. Es el software de simulación de ríos gratis más accesible de la web.
Arquitectura del Sistema QUAL2K
El sistema consta de tres capas: un asistente web basado en React para el ingreso de datos, una Firebase Cloud Function que recibe el estado del asistente, y un motor de simulación en Python que realiza los cálculos hidráulicos y de calidad del agua. Los resultados se devuelven al navegador para su visualización y exportación.
Capacidades de Simulación QUAL2K
- Simulación en estado estacionario de 15 constituyentes de la calidad del agua incluyendo OD, DBO (rápida y lenta), especies de nitrógeno, fósforo, patógenos e ISS
- Simulación diurna de 24 horas con paso de tiempo horario para temperatura, luz y forzamiento meteorológico
- Ecuación de Manning para hidráulica con iterador de Newton-Raphson para profundidades en secciones trapezoidales
- Corrección de temperatura de Arrhenius en todas las tasas cinéticas de primer orden
- Múltiples fórmulas de reaireación: O'Connor-Dobbins, Churchill, Owens-Gibbs y especificadas por el usuario
- Fuentes puntuales y difusas con mezcla de balance de masa en los límites del tramo
- Autocalibración mediante optimización por algoritmo genético frente a datos de campo observados
- Importación/exportación JSON y CSV para máxima interoperabilidad y como una moderna alternativa a QUAL2K online
Constituyentes Soportados
15 Variables de Estado de Calidad del Agua
| Índice | Constituyente | Unidades | Proceso |
|---|---|---|---|
| 0 | Conductividad | μmhos | Conservativo |
| 1 | Carga de Sólidos Inorgánicos (ISS) | mg/L | Sedimentación |
| 2 | Oxígeno Disuelto (OD) | mg/L | Reaireación, oxidación, DBO del sedimento |
| 3 | DBO Lenta | mg/L | Oxidación lenta, fuente de hidrólisis |
| 4 | DBO Rápida | mg/L | Oxidación, hidrólisis desde la fase lenta |
| 5 | Nitrógeno Orgánico | μg/L | Hidrólisis, sedimentación |
| 6 | Amonio (NH₄) | μg/L | Nitrificación |
| 7 | Nitrato (NO₃) | μg/L | Desnitrificación, fuente de nitrificación |
| 8 | Fósforo Orgánico | μg/L | Hidrólisis, sedimentación |
| 9 | Fósforo Inorgánico | μg/L | Sedimentación |
| 10 | Fitoplancton | μg Chl-a/L | Crecimiento, respiración, muerte |
| 11 | Detritos | mg/L | Disolución, sedimentación |
| 12 | Patógenos | ufc/100mL | Mortandad, sedimentación |
| 13 | Genérico | usuario | Decaimiento definido por usuario |
| 14 | Alcalinidad | mg CaCO₃/L | Conservativo |
Stack Tecnológico
| Componente | Tecnología | Propósito |
|---|---|---|
| Frontend | React 19 + Vite | Interfaz tipo asistente con manejo de estados |
| Estilos | CSS Nativo | Tema oscuro/claro con tokens de diseño |
| Autenticación | Firebase Auth | Autenticación mediante cuenta de Google |
| Hosting | Firebase Hosting | Entrega del sitio estático a través de CDN |
| Backend | Firebase Cloud Functions | Ejecución serverless del código Python |
| Motor | Python 3.12 | Cálculos directos de QUAL2K sin dependencias de terceros como NumPy |
| Datos | JSON / CSV | Formatos portables para intercambio de información |
Principios de Diseño
- Equivalencia numérica \u2014 el motor de Python produce resultados con menos de un 1% de error frente al modelo de herencia Excel para todos los casos probados
- Cero instalaciones \u2014 al ser el mejor software de simulación de ríos gratis, opera 100% en tu navegador; dile adiós a macros VBA congeladas y bloqueadas por antivirus
- Código y matemáticas transparentes \u2014 cada fórmula está documentada en esta plataforma con exactas referencias técnicas de la documentación del QUAL2K original
- Portabilidad de datos \u2014 todas tus configuraciones maestras se guardan en formato JSON, haciéndolas indestructibles y portátiles a otras máquinas y softwares