Destilador solar
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Destilador solar. Equipo que usa el fenómeno natural de evaporación para destilar líquidos. A partir de la radiación solar, como fuente energética, se obtiene Líquido puro de una mezcla contaminada. Estos equipos son principalmente utilizados para la purificación y potabilización del agua.
Sumario
Destialadores solares
La purificación de líquidos como la desalación o destilación de agua, utilizando la radiación solar como fuente energética, es una técnica que aporta grandes ahorros económicos en cuanto al consumo de electricidad y petróleo, sin mermas en la calidad del producto. Las experiencias ya acumuladas en la destilación solar del agua de mar o salobre es una opción tecnológica y económicamente factible, que puede ser utilizada por cualquier país con necesidades del preciado líquido.
Los destiladores solares pueden ser construidos de muchas formas y con diferentes materiales, así como destinados a diferentes usos, estos pueden construirse fijos o portátiles, así como instalarse permanentemente o de forma transitoria. Se pueden construir masivamente en las industrias, o uno por uno in situ e incluso pueden ser de construcción casera.
Se estima que el consumo anual de agua destilada este en el rengo de 50 000 y 100 000 m³ en destiladores convencionales que funcionan a partir del petróleo o electricidad y que además requieren de un gran consumo de agua para el enfriamiento y condensación del vapor que es de alrededor de 10 L por litro de agua destilada en el caso de los destiladores eléctricos. El consumo energético necesario para obtener la cantidad mencionada de agua destilada es de 10 000 a 20 000 t de petróleo anuales.
Historia
Se tiene evidencias de la utilización de la energía solar, en la Florida E.U., ya desde la década de los treinta del pasado siglo a partir de un anuncio de prensa de un Calentador de agua que usaba la energía solar. Su uso se extendería a las Islas Vírgenes, donde se utilizó en hospitales, a Puerto Rico, Cuba y América Central.
El primer destilador solar de la historia se instaló en Chile, en Las Salinas, provincia de Antofagasta, Fue diseñado en 1874 por Charles Wilson. El destilador estaba constituido por piscinas con el fondo pintado de negro y cubiertas por un tejadillo de vidrio. Las piscinas se llenaban con agua salada, y el calor del Sol se utilizaba para evaporar el agua que se recuperaba, ahora en forma de agua dulce, por condensación en los tejadillos de vidrio, dispuestos en ligera pendiente para provocar el escurrimiento de las gotas de agua hasta los canalillos del extremo de las piscinas.
Este destilador suministró agua potable para los mineros que explotaban las minas de salitre (nitrato potásico), que es un constituyente de la pólvora, y su demanda se disparó a finales del siglo XIX, porque los ejércitos afilaban sus dientes preparándose para lo que poco después sería la Primera Guerra Mundial. El destilador de Las Salinas funcionó impecablemente desde 1874 hasta 1914, cuando se completó la primera traída de agua desde los Andes hasta Antofagasta, que hizo innecesaria la destilación. Tenía una superficie de 4 757 m2 y suministraba 22,5 m3 de agua al día.
Funcionamiento
Su principio de funcionamiento reproduce en pequeña escala el ciclo natural del agua independiente del tipo que sea. Este consiste en una caja o espacio contenedor donde se dispone un recipiente o estanque con fondo de color negro para depositar el agua salada o contaminada a destilar.
En la parte superior y cerrando este espacio se coloca una superficie transparente que permite pasar la radiación solar, por el efecto invernadero se logra el calentamiento del agua al tiempo que tambien se retiene la humedad en el interior de la superficie transparente. La radiación solar en contacto con el recipiente negro eleva la temperatura del agua en el recipiente pintado de negro, favoreciendo la evaporación.
El vapor de agua asciende entonces por convección hasta topar con la superficie transparente, que por estar en contacto con el exterior está a una temperatura más fría que el resto del destilador. En esta superficie se condensa el agua formando pequeñas gotas. La superficie transparente está dispuesta de manera adecuada para favorecer que las gotas, conforme continúa el proceso y van aumentando de tamaño y fluyan hacia un recipiente donde se recoge toda el agua destilada. Mientras dure la radiación solar y exista agua que destilar el proceso se mantiene.
Ejemplos
- Destilador solar de una vertiente: Se trata de una caja cubierta por un cristal inclinado. La caja está dividida en dos compartimentos: uno con el fondo de color negro donde se coloca el agua a evaporar y que ocupa la mayor parte de la caja y el otro donde se recoge el agua destilada y que se encuentra en el lado de menor altura.
- Destilador solar de dos vertientes: Este modelo consta de un “tejado” dos aguas de material transparente. Las gotas de agua que se han condensado en el panel transparente se deslizan por los lados y precipitan a un depósito situado bajo la bandeja donde se dispone el agua para destilar. Desde el depósito de almacenamiento se extrae el agua por medio de un grifo.
- Destilador solar de invernadero: Este es un modelo de destilador solar de gran tamaño. Se trata de estructuras de invernadero. En esencia es el mismo modelo que el destilador solar de dos vertientes pero de grandes proporciones.
- Destilador solar de cascada: Posee forma de escalera o terrazas. En la parte superior de cada escalón se colocan los depósitos de color negro donde se coloca el agua a destilar. Cuando la radiación solar incide en el destilador comienza la evaporación y el vapor de agua se condensa en una superficie transparente inclinada sobre las terrazas, este termina en un recipiente que permite recoger el agua ya destilada.
- Destilador solar esférico de barredera: Este tipo de destilador posee forma esférica del material transparente y una barredera que recorre su cara interna accionada por un pequeño motor. En una bandeja con fondo de color oscuro situada en la parte central de la esfera se deposita el agua a destilar.
- Destilador solar multietapa: Este modelo es más complejo pero a la vez más eficiente, emplea sistemas de colectores solares complejos (concentradores parabólicos, tubos de vacío, e incluso sistemas de placa plana de alta eficiencia), por lo que alcanza altas temperaturas. El vapor de agua se condensa con ayuda de un refrigerante y el calor se recupera y se almacena en depósitos. Este sistema requiere ya de inversiones mayores que los anteriores.
Rendimiento
El rendimiento de los destiladores solares está en función de la intensidad de la radiación solar, de la temperatura ambiente y de las características del destilador. Es por ello que las regiones soleadas y cálidas poseen mejores condiciones para esta tecnología que las frías y húmedas, coincidiendo las primeras con las más necesitadas de agua potable. Por cada metro cuadrado de destilador se obtiene 1 m³ de agua destilada anual, lo que significa un ahorro aproximado de 200 kg de petróleo. El costo de un destilador solar, en dependencia de los materiales que se utilicen en su construcción es de 50 a 200 dólares por metro cuadrado.
En líneas generales se estiman que los porcentajes de aprovechamiento útil de la energía solar para destilar agua rondan entre el 25 y el 50% para los modelos descritos. (A excepción de los destiladores multietapas donde se presupone que el rendimiento podrá ser superior). Estos valores traducidos en cifras cotidianos significan que es posible obtener entre 3 y 5 litros diarios por m2 de destilador, en días soleados. Estos niveles de producción hacen perfectamente viable el uso de agua destilada solar para beber y para fines sanitarios en pequeñas instalaciones y para fines industriales en instalaciones de suficiente tamaño.
