destilador solar

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 2012 Destilador Solar  Universidad del caribe. TERMODINÁMICA Equipo de trabajo: Chi Pech Juan Carlos. 080300129 Cortez Sabido Keila Saraí. 090300042 Docente: M.C. Estela Cerezo Acevedo Lugar y fecha: Cancún Quintana Roo, a 09 de Mayo de 2012.

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2012

Destilador Solar  Universidad del caribe.

TERMODINÁMICA

Equipo de trabajo:Chi Pech Juan Carlos. 080300129

Cortez Sabido Keila Saraí. 090300042

Docente:M.C. Estela Cerezo Acevedo

Lugar y fecha:Cancún Quintana Roo, a 09 de Mayo de 2012.

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ÍNDICE

Introducción 1 

Antecedentes  2 

Objetivo General  3 

Metodología 4 

Prototipo en Solid WorksError! Reference source not found. 

Lista de materiales y precios  6 

Balance de masa 7

Balance de energía 8

Eficiencia 9

Conclusiones 10

Referencias 11

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1. INTRODUCCIÓN.

LA DESALINIZACIÓN DEL AGUA DE MAR 

Desde los tiempos prehistóricos, los problemas suscitados por la cantidad y lacalidad del agua fueron de solución imprescindible para la existencia de lasagrupaciones humanas. Cuando el agua escaseaba, sobrevenía el éxodo de lospueblos, el abandono de terrenos que una vez fueron fértiles y aun ladesaparición de culturas milenarias.

Expertos soviéticos prevén para el año 2015 el agotamiento de los recursos deagua consumible en las regiones habitadas del planeta. Sin embargo, en la Tierraestamos rodeados de agua salada. Si fuera posible quitar las sales del agua delocéano mediante un proceso barato, podrían resolverse algunos de losproblemas más urgentes de la humanidad. Un destilador solar es muy útil en

lugares y circunstancias donde la disponibilidad del agua para el abastecimientohumano es baja o de escasa potabilidad. Una solución a este problema es laobtención y purificación de agua mediante destilación a partir de la humedadambiental. Si bien es cierto que el agua así obtenida tendrá un contenido bajo ensales, podría utilizarse para consumo humano, aunque de forma limitada, ya queno es completamente potable.

2. ANTECEDENTES HISTORICOS.

El abastecimiento de agua contribuye de varias e importantes maneras al

desarrollo económico y social de un país. Es una necesidad básica para: usodoméstico, en la industria, en la agricultura, en la construcción, en la seguridad(como en la lucha contra incendios) y para contribuir a un ambiente sano.

Aunque los beneficios en la salud debido al mejoramiento en el abastecimientode agua y la eliminación de residuos son difíciles de aislar y prácticamenteimposibles de medir, sin embargo, es cierto que la propia agua contaminada esresponsable de la mayor parte de las enfermedades del Tercer Mundo, entreellas la disentería amebiana, el cólera, el tracoma y la fiebre tifoidea. Más de 25mil personas padecen todos los días a causa de enfermedades originadas por elagua no potable.

Si bien no es posible realizar cálculos exactos, se estima que el volumen total deagua en el mundo es de 1.4 billones de , de los cuales más del 97% es aguade mar que todavía no puede ser desalinizada en gran escala (se necesitan,cerca de 15 Kwh de energía para producir 1 galón de agua destilada). Losrestantes 40 millones de de agua están distribuidos en las nieves eternas,glaciales, aguas profundas, aguas de superficies, etc. En esta forma, elabastecimiento real de agua se limita a 0.3 millones de de aguas profundas(menos de 800 metros) y 0.2 millones de de agua de superficie, la cualdisminuye cada día más debido al ciclo natural del agua.

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Los datos mencionados anteriormente señalan las limitaciones de abastecimientode agua. Además, el crecimiento demográfico impone enormes demandas deagua. Al mismo tiempo este líquido no está distribuido igualmente. En algunaspartes del mundo las personas se relajan en piscinas de aguas azules y

perfumadas, mientras en algunas zonas rurales de África y Asia es corriente quela mujer tenga que caminar todos los días de cuatro a seis kilómetros para ir enbusca de esta y poder atender así las necesidades de su familia(figura 1.1).Además de la cantidad de agua, es muy importante tomar en cuenta la calidaddel agua.

Figura 1. Obtención de agua en zonas de Latinoamérica

Fuente: http://www.taringa.net/posts/info/1926002/Supervivencia--Todo-sobre-el--Agua.html 

Estimaciones hechas por el Banco Mundial sugieren que entre los 3000 millonesde personas de los países en desarrollo menos de 600 millones tienen acceso alabastecimiento de agua potable y el número de los que no tienen acceso creceen casi 90 millones cada año. En una buena parte del mundo, el agua potable escuestión de vida o muerte. Se estima que medio billón de personas sufren de

enfermedades producidas por el agua, muchas de ellas están incapacitadas paratrabajar. Aunque se afirma que el agua consumida en el área metropolitana es lamás pura de Latinoamérica, sin embargo, existen sitios definidos donde sehospedan comunidades pequeñas que carecen de agua para uso higiénico yalimenticio. Ellos obtienen agua de pozos, donde es común ver mujeres yhombres cargando baldes de agua.

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La falta de buena agua afecta la salud en dos aspectos: Físico y Mental(Figura1.2). Las enfermedades relacionadas con el agua pueden causar lamuerte así como innumerables consecuencias.

Figura 2. Personas afectadas por la falta de agua limpia.Fuente:

http://okcuba.blogia.com/2009/032202-en-el-dia-mundial-del-agua-mueren-ninos-por-enfermedades-

diarreicas.php 

3. OBJETIVO GENERAL 

Construir un destilador solar de caseta, con materiales accesibles, parapurificar el agua de mar por medio de la evaporación y condensación delagua como se muestra en la (figura 1.3) 

Figura 3. La radiación solar incide en el interior del destilador

Fuente: http://www.terra.org/cocinas/ficha.php?id=43 

4. METODOLOGÍA

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Nuestro prototipo estará diseñado para destilar agua de mar, con la finalidad deobtener agua sin sodio; es un destilador de caseta, la base será de maderacubierta con un plástico (lonade nylon) para que el agua al ser destilada puedadeslizarse y caer un contenedor sin dificultad, la parte superior será de vidrio, yaque es más fácil de aprovechar la energía solar; los rayos del sol atravesarán por

las paredes hasta llegar a los contenedores donde tendremos el agua de mar(1L). En la parte interior del destilador tendrá 2 contenedores; los contenedoresserán de color negro ya que resulta que el agua de mar se puede evaporarfácilmente debido a que el color (negro) hace que la temperatura en loscontenedores se eleve más rápido. Cada contenedor tiene una capacidad de un1litro, lo que resulta que estaremos destilando 2 litros de agua de mar.

5. PROTOTIPO 

Figura 4 Prototipo de un destilador solar

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Figura 5 Parte Superior del destilador Solar

Figura 6 Base de un destilador solar hecho en Solid Works

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6. LISTA DE MATERIALES Y PRECIOS

Materiales PrecioUnitario

Cantidad(piezas) Costototal($)

1 Rectàngulos de metacrilatotransparente de 4mm de grosor

63.50 (c/u) 2 127.00

2 triángulos de metacrilatotransparente de 45 x 35 x 35 cm.

35.00 2 70.00

3 Una bandeja negra esmaltadaprocedente del horno de cocina

19.89 1 19.89

4 Un barilla de madera de 4 x 4cm y

de 2,5cm de longitud

12.00 1 12.00

5 Recipiente limpio de uno o doslitros de capacidad paraalmacenar el agua destilada

18.50 1 18.50

6 Lona de nylon 6.50 1 6.507 Silicon para pegar vidrios 28.50 1 28.508 Costos Totales $282.39

Figura 6 últimos ajustes en el diseño del destilador solar

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7. BALANCE DE MASA

Apoyándonos en el libro de Termodinámica (sexta edición de Yunus A.Cengel)tenemos que para el balance de masa, tenemos la siguiente fórmula

 

La cual es aplicado a cualquier volumen de control que experimenta alguna clasede proceso.Consideramos nuestro destilador solar como un sistema abierto, conbase a tablas y muestras que hicimos diariamente pudimos observar que eldestilador no es tan eficiente como esperábamos, sin embargo no ha dejado conbuenas expectativas.

Pruebas durante la semana

Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

Tabla 1. Días de la semana que se realizo las pruebas correspondientes

Durante la semana se hizo varias mediciones para determinar el PH del agua,también para saber la cantidad total de agua que podemos destilar.En la tabla anterior el color gris significa el día que no pudimos hacer medicionesdebido a que la escuela no elaboró ese día. El color azul son los días queestuvimos con las mediciones.

T

Tabla 2. Hora en que se hacía las mediciones con el Destilador Solar

Días que hicimos pruebas

Hora Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

9:00 a 11:00 Am

02:00 p.m.

05:00 p.m.

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Diariamente en distintos horarios del día, íbamos a observar la cantidad de aguadestilada, tomamos como referencia la hora que poníamos en el contenedor elagua de mar a destilar. Otro dato importante es la cantidad de agua que seobtenía cada día, poníamos en el contenedor acerca de 1200 ml diariamente, elresultado que obtuvimos fue algo sorprendente, debido a que nuestro destilador

no es de gran tamaño, sin embargo destilaba una cantidad considerable (300ml)  

Cantidad de agua a destilar

Hora Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes

9:00 a 11:00 Am

02:00 p.m.

05:00 p.m.

Total de agua de mar 1200 ml 1200 ml 1200 ml 1200mlL

Tabla 3. Cantidad de agua que se ponía a destilar diariamente

También hicimos un cuadro para observar con mayor claridad los días, y lacantidad de agua destilada que obteníamos durante lo cuatro días.

Cantidad de agua obtenida diariamente

lunes Martes miércoles Jueves Viernes cantidad de agua destilada durante 4 días

0 300ml 335ml 390ml 290ml 1315ml

Tabla 4. Cantidad de agua obtenida durante cuatro días

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Al final graficamos cada uno de los datos obtenidos, para poder apreciar losresultados.

Gráfica1. Resultados de los días lunes, martes, miércoles, jueves, viernes

8. BALANCE DE ENERGÍAEl balance de energía para cualquier sistema que experimenta alguna clase deproceso se expresa:

 

Y sus unidades están dadas en KJ (Yunus A.Cengel, M. A. Termodinámica. Mc GrawHill.) Las relaciones de balance de energía expresadas anteriormente son fáciles de

usar cuando se conocen las magnitudes y las direcciones de las transferenciasde calor y trabajo. Sin embargo, al efectuar un estudio analítico general o resolverun problema relacionado con calor o trabajo, es necesario hacer suposiciones, eneste caso el calor que se transferirá al sistema(entrada de calor) en la cantidadQ, asi como el trabajo que realizará el sistema (salida de trabajo) en la cantidadW, para después resolver el problema.En nuestro proyecto, la energía que entraes la energía solar, con exactitud no podemos determinar está energía, pero si

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

lunes martes miercoles jueves viernes

   A   g   u   a    d   e   s   t   i    l   a    d   a   e   n

   c   u   a   t   r   o

    d    í   a   s

Agua destilada

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podemos hacer la relación de del balance de energía en este caso para unsistema abierto.

 Donde es la entrada neta de calor y

es la salida neta de trabajo. En este casopara nuestro proyecto no contamos no con entrada de trabajo y salida de trabajo.Por lo que deducimos que nuestro balance de energía nos quedará de lasiguiente manera:  

9. EFICIENCIAPara calcular la eficiencia tomamos en cuenta la cantidad de agua de mar queponíamos a destilar y la cantidad de agua destilada que se obtenía al final deldía, diariamente se ponía en el contenedor 1200ml, el último día que estuvimos

haciendo las pruebas concluimos que durante los cuatro días pusimos unacantidad de 4L 800ml y obtuvimos de agua destila 1315ml, nuestra fórmula paracalcular la eficiencia la planteamos de la siguiente manera:

 

10. CONCLUSIONES

Podemos observar que destilar agua de mar es una manera fácil de obtener agua

limpia, por otro lado los materiales para poder hacer un destilador solar no sonextraños, son fáciles de encontrar.Nuestro destilador no es de gran tamaño, y alcanzo una eficiencia viable, y muysatisfactoria hacia nosotros.Destilar agua es una implementación que actualmente se están probando enzonas donde las personas se están muriendo, debido a la contaminación delagua que se tiene.

11. REFERENCIAS

Sibaia, E. (1985). Colectores Solares. Costa Rica: Tecnología de Costa Rica.Jiménez, J. M. (1997). Super Ingenieros Solares. Pamplona: Pamiela.

Yunus A.Cengel, M. A. Termodinámica.Sexta edición. Mc Graw Hill.

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