En la actualidad se contabilizan unas dos mil millones
de personas que no tienen agua potable. Esto es debido a varias
causas como la sequía, la contaminación y la presencia
de aguas salinas no aptas para consumo humano; el crecimiento
de la población mundial y la consecuente disminución
de los alimentos, requieren la expansión de la agricultura
a zonas áridas.
Las zonas áridas se caracterizan por la escasez de agua
y la gran cantidad de energía solar incidente. La presencia
de agua salinizada está aumentado a lo largo de nuestra
geografía debido a la sobreexplotación de los acuíferos.
La energía solar puede ser en estas zonas la clave para
desalinizar el agua para el consumo humano y para su uso en la
agricultura.
La utilización de la energía solar para la destilación
del agua es un práctica que se viene realizando desde hace
mucho tiempo. El primer documento que habla sobre esta cuestión
data de 1551 y fue redactado por alquimistas árabes. En
1589, Della Porta describe una sistema de destilación de
agua con energía solar. En 1862, Lavoisier experimenta
estas técnicas mediante el uso de grandes lentes que concentran
la radiación solar.
En la actualidad en Grecia se hallan funcionando varias instalaciones
de destiladores solares para el abastecimiento de agua potable.
Según el tipo de construcción y las condiciones
climatológicas imperantes, con una superficie media de
condensación de 2.450 m2, pueden obtenerse de 7.5 a 15
m3 de agua potable por día.
En Freeport, en el Golfo de Méjico, se obtienen diariamente
4 millones de litros de agua por el procedimiento LTV ( Long Tube
Vertical Multiple Effect Destilation ). Se trata de un sistema
de etapas múltiple que por un proceso de evaporación
progresiva, a una presión constantemente decreciente, garantiza
un balance energético relativamente favorable. El agua
bombeada del Golfo de Méjico se somete a un total de 12
condensaciones. La proporción de agua de mar dulce obtenida,
es de 4:3. Un sistema que compite totalmente con este procedimiento
es el proceso de distensión de etapas múltiples
MFP (Multiple Flash Process). Por este sistema trabaja una instalación
de destilación de diez etapas en San Diego, en la que se
producen por día unos 300.000 litros de agua dulce.
Descripción de los sistemas utilizados al aire
libre
Los sistemas más simples han sido los que más se
han desarrollado; este es el caso del denominado sistema “depósito”.
Dicho sistema consta de una serie de elementos esenciales: depósito
para agua, láminas de cristal transparente ( en ocasiones
plástico), canales y colector para agua destilada.
La disposición de los elementos varía según
los modelos: sobre el suelo se dispone el contenedor de agua,
que puede ser negro para absorber mayor cantidad de radiación
solar; el agua se evapora (ya desprovista de sales) y se condensa
sobre la lámina colocada en la parte superior. Esta lámina
suele estar inclinada, y al final el agua se recoge en los extremos
una vez destilada.
Modelos más utilizados en invernaderos
Tinaut et al. Construyeron un invernadero convencional, pero en
su interior, en la parte superior del mismo disponían un
contenedor de agua de plástico semitransparente. Este plástico
fue elegido porque era capaz de retener la radiación térmica
y dejaba pasar la Radiación Fotosintéticamente Activa
(P.A.R.). Este modelo también permite que la radiación
nocturna emitida por el suelo del invernadero sea utilizada para
mantener el agua caliente. Este equipo de investigadores probaron
materiales como el polietileno y el metacrilato, de colores rojo
y azul, para la construcción del contenedor, y observaron
que la radiación P.A.R. transmitida por el metacrilato
rojo doblaba la transmitida por los otros dos materiales.
Luft y Froechtenight diseñaron dos equipos que aumentaban
la efectividad de modelos desarrollados con anterioridad. En este
modelo el agua fluye entre dos laminas de cristal, pero la lamina
inferior únicamente deja pasar hacia el interior del invernadero
la P.A.R., quedándose la radiación térmica
(infrarroja) entre los dos cristales. De este modo el agua se
evapora y condensa más rápidamente, puesto que entre
los dos cristales se produce una subida de temperatura mayor que
en otros modelos.
Actualmente se está investigando otro modelo que consta
de un colector solar, una torre de evaporación y de una
torre de condensación.
El agua asciende al colector solar por capilaridad por unos microtubos;
aquí el agua se calienta y pasa a la torre de evaporación
donde tiene lugar dicho proceso. Ahora el vapor de agua atraviesa
la cámara de condensación donde se produce la condensación
del agua cuando el vapor de agua entra en contacto con las superficies
frías de dicha cámara.
A veces el agua salada es precalentada mediante un intercambiador
de placas situado en la cámara de condensación.
De este modo el calentamiento del agua en el colector solar se
producirá más rápidamente al estar el agua
ya a una temperatura elevada.
El agua que no se ha evaporado se recoge en un depósito,
donde esta el agua salada, y cuando la concentración de
sales es muy elevada este agua se desecha.
Dependiendo de las necesidades se proyectará este modelo,
realizando en primer lugar el estudio económico. El coste
de la instalación no es muy elevado, ni tampoco su mantenimiento,
y se estima que este tipo de instalaciones tienen una vida útil
de 20 años.
Consideraciones en el diseño
* AGUA NECESARIA
Esta cantidad de agua viene determinada por la media de consumo
diario de agua, a la que habrá que sumarle un tanto por
ciento relativo a las pérdidas. También habrá
que tener en cuenta la calidad de agua que necesita la explotación,
puesto que en ocasiones, tal como ocurre con el riego localizado,
se pueden utilizar aguas con mayor concentración en sales
que en el riego tradicional. También habrá que tener
en cuenta el volumen de agua que debemos almacenar teniendo en
cuenta la climatología del lugar y previendo posibles emergencias.
* PRODUCTIVIDAD POR UNIDAD DE ÁREA
Este dato es la cantidad de agua que una instalación puede
desalinizar por unidad de área de intercepción de
la radiación solar. Esta productividad se calculará
mediante una serie de fórmulas empíricas, que son
fruto de la investigación en este tipo de sistemas.
* SUPERFICIE SOLAR
En función de la productividad por unidad de área
y de las necesidades de agua, se calcula la superficie solar necesaria
de intercepción.
* RADIACIÓN SOLAR
La disponibilidad de radiación solar en las fechas en las
que las necesidades de agua son mayores, es un requisito indispensable
para poder proyectar una instalación. Ha de conocerse la
distribución de la radiación solar en las distintas
épocas del año. También en este caso existen
una serie de fórmulas que nos permiten calcular la radiación
solar incidente, en función de la latitud del lugar, altura
y otros parámetros.
Fuente: http://www.imacmexico.org/
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