ISBN: 978-0-615-93971-1
XX Jornadas de Ingeniería Arquitectura y Diseño, FIAD-UABC
DESALINIZACIÓN DE AGUA DE MAR POR DESTILACIÓN Josué Del Moral Phelps, Misael Rodríguez Bastarrachea, Irving Kevin Del Real Gómez, Eunice Vargas Viveros*, Dora Luz Flores-Gutiérrez* & Jorge Mata-Ramírez *
Facultad de Ingeniería Arquitectura y Diseño Carretera Transpeninsular Ensenada-Tijuana Número 3917, Colonia Playitas
Ensenada, B.C, C.P. 22860. Teléfono 646-1750744, Fax 646-1744333. *E-mail: jdelmoral@uabc.edu.mx, mrodriguez85@uabc.edu.mx, irving.delreal@uabc.edu.mx
Resumen: En este trabajo, se separa la sal del agua de mar mediante el proceso de destilación simple, haciendo posteriormente mediciones y simulaciones para predecir la cantidad de sal dentro de cierto volumen de agua y cantidad de agua destilada libre de sal, todo esto con fines de investigación para el uso posterior de nuevas técnicas en las cuales podamos aprovechar este recurso natural el cual es abundante en nuestro planeta. Palabras clave: Salinidad, destilación, agua de mar, evaporación. 1. Introducción
El agua desempeña un papel primordial en la alimentación humana, en su higiene y en muchos procesos industriales. El agua es necesaria para beber y para cocinar los alimentos, sirve de vehículo para expulsar las materias fecales y, combinada con diversos agentes bactericidas y detergentes, se emplea para eliminar la suciedad de nuestros cuerpos, nuestra ropa y nuestros hogares [2].
Actualmente la destilación es el medio más eficaz para convertir el agua de mar en agua dulce [1].El mar podría convertirse en una nueva fuente a agua para los usos humanos, especialmente en aquellas regiones costeras desérticas, semidesérticas y con creciente demanda de agua dulce que no pude ser satisfecha por los ríos o el subsuelo. La desalinización de agua de mar tiene como objetivo la obtención de agua dulce a bajo costo [2].
El agua de mar suele describirse como agua salina. La salinidad de agua de mar es la masa en gramos de sales secas presentes en 1 Kg de agua de mar. En el océano terrestre la salinidad alcanza un promedio de 35. En otras palabras, el agua de mas contiene alrededor de 3.5% en masa de sales disueltas[3].
Algunos de los procesos hasta ahora desarrollados se basan en la evaporación de agua salada, seguida de la condensación del vapor obtenido; son los efectos de evaporización de de múltiple efecto [1-2]. La evaporación súbita es el método más utilizado para desalinizar agua de mar se calienta y después se bombea a un tanque de baja presión, donde se evapora. A continuación el vapor de agua se condensa y se extrae como agua pura. El proceso se repite varias veces. El líquido restante contiene una gran cantidad de sal, y a menudo se extrae y se procesa para obtener minerales [1-2].
Debido a su alto contenido de sales, el agua de mar es inadecuada para consumo humano y para la mayor parte de usos que le damos al agua. La extracción de sales de agua de mar o del agua salobre para hacerla aprovechable se le conoce como desalinización [1-3]. El agua se puede separar de las sales disueltas por destilación por que el agua es una sustancia volátil y las sales no lo son. El principio de la destilación es muy simple, pero la realización del proceso a gran escala representa muchos problemas. Por ejemplo,
El problema más importante que conllevan los proyectos de desalinización son los costos para producir agua dulce [2]. 65
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más grandes llamadas flóculos. Los flóculos se depositan por gravedad en tanques de filtración o se quitan mientras que el agua atraviesa un filtro de gravedad. Las partículas más grandes que 25 micras son quitadas con eficacia por la clarificación. Agua que es tratada con la clarificación puede contener algunos sólidos suspendidos y por lo tanto necesita un tratamiento adicional [2-3].
conforme se destila el agua de un recipiente con agua salada las sales se concentran cada vez más y terminan por precipitar [3]. La motivación para realizar este proyecto se debe a que cada vez hay menos agua para el beneficio del ser humano, especialmente aquí en Ensenada y, el agua es un recurso necesario para la vida, aunque el método de desalinización de agua de mar por medio de la destilación no es muy bueno, porque gasta mucha energía, más de la que se recupera o se le puede sacar provecho, el desalinizar agua de mar tiene un gran interés en el contexto científico-tecnológico porque aunque se está acabando o cada vez alcance menos el agua dulce para el constante crecimiento de la población aun queda mucha agua de mar, por eso está en busca de un método para desalinizar agua de una forma más barata que la desalinización y que no se requiera gastar tanta energía para sacarle un gran beneficio, porque al consumir más energía en un proceso más caro va a salir el generar este recurso y por lo tanto va a vender más caro [3].
Desinfección: La desinfección es uno de los pasos más importantes de la purificación del agua de ciudades y de comunidades. Responde al propósito de matar a los actuales microorganismos indeseados en el agua; por lo tanto los desinfectantes se refieren a menudo como biocidas. (*Los biocidas pueden ser sustancias químicas sintéticas o de origen natural o microorganismos que están destinados a destruir, contrarrestar, neutralizar, impedir la acción o ejercer un control de otro tipo sobre cualquier organismo nocivo.) Hay una gran variedad de técnicas disponibles para desinfectar los líquidos y superficies, por ejemplo: desinfección con ozono, desinfección con cloro y desinfección UV [3].
En este proyecto se buscórecordar a la sociedad la importancia del agua de mar, aunque se sabe que no se puede tomar por tener excesos de minerales y sales, se pueden buscar formas de lograrla hacer dulce, aunque este proyecto no logro desalinizarla por completo, lo que se busco fue crear conciencia sobre la importancia del agua en la vida.
Destilación: es la colección de vapor de agua, después de hervir las aguas residuales. Con un retiro correctamente diseñado del sistema de contaminantes orgánicos e inorgánicos y de impurezas biológicas puede ser obtenido, porque la mayoría de los contaminantes no se vaporizan. El agua pasará al condensador y los contaminantes permanecerán en la unidad de evaporación [3].
¿Cómo trabajan los métodos específicos de la purificación del agua? Purificaciones con productos químicos:La purificación química del agua se refiere a muchos y diversos métodos. Qué método aplicar depende de la clase de contaminación hay en el agua. Abajo se resumen muchas de estas técnicas químicas de purificación [2-3].
Ajuste del pH El agua municipal necesita un ajuste de pH a menudo, para prevenir la corrosión de las tuberías y prevenir la disolución del plomo en los abastecimientos de agua. El pH es llevado hacia arriba o hacia abajo a través de la adición del cloruro de hidrógeno, en caso de que un líquido sea básico, o del hidróxido de sodio, en caso de un líquido ácido. El pH será convertido a aproximadamente 7 ó 7,5, después de la
Clarificación: es un proceso de multipasos para quitar los sólidos suspendidos. Primero, se agregan los coagulantes. Los coagulantes reducen la carga de iones, de modo que acumulan las partículas en formas 66
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adición de ciertas concentraciones de estas sustancias [3].
3. Resultados. En la tabla 1 se observan los resultados del experimento que se llevaron acabo.Es posible notar que el porcentaje de agua recuperada es grande; esto nos dice que el sistema que utilizamos síes eficiente y, por otra parte,se puede ver que el incremento de sal en agua es casi lineal (figura 1).
Purificación biológica del agua La purificación de biológica del agua se realiza para bajar la carga orgánica de compuestos orgánicos disueltos. Los microorganismos, principalmente bacterias, hacen la descomposición de estos compuestos. Hay dos categorías principales de tratamiento biológico: tratamiento aerobio y tratamiento anaerobio.
Tabla de Resultados Experimentales
La demanda biológica de oxígeno (DBO) define la carga orgánica. En sistemas aerobios el agua se airea con aire comprimido (con oxígeno en algunos casos simplemente), mientras que los sistemas anaerobios funcionan bajo condiciones libres de oxígeno.
En la figura 2, se puede observar la relación entre el agua de mar y sal extraída de la misma. Observares fácil notar que dicha relación es casi lineal. También se realizó, una interpolación por medio de Matlab para comprobar los valores de sal en cadamedición (mL), utilizandoregresión lineal y el método de Lagrange (figura 3). Obsérvese que dentro delintervalo queda el valor interpolado(43 ml), lo que demuestra quelaconfiabilidades de 99%, al realizar el experimento obtuvimos un error 1%, lo que parece ser muy placentero.
2. Materiales y métodos Se montóun frasco con agua de mar sobre una parrilla de calentamiento, dichofrasco se conectóa un tubo de condensación, el cualutiliza agua como refrigerante.Al final de la cámara de condensación se colocó un recipiente para recolectarel agua limpia con una concentración menor de sal. En la figura1 se muestra el material y el equipo montado en el laboratorio.
Sal respecto al agua de mar 65 60
Volumen Agua de Mar (ml)
55 50 45 40 35 30 25 20 15 0.5
1.0
1.5
2.0
Masa sal (gr)
Figura 2. Relación entre el agua de mar y la sal extraída de la misma.
Figura1. Ensamblado de equipo de destilación. 67
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100% potable ya que se quiere de más procesos para que cumpla con los lineamientos deagua limpia, potable y sin bacterias (como osmosis inversa, Ajuste del pH, entre otros). Éste fueprocesoque se realizócon calentamiento artificial, simulando al ciclo del agua, que es un proceso muy efectivo en las desalinizadoras de agua industriales. 6. Matlab Para lograr hacer la interpolación por el método de regresiónlineal y el método de Lagrange, este consistió en repetir 5 veces el experimento con diferente volumen de agua,Tomando los datos experimentales (Volumen de agua a destilar), y los resultados (Gramos de sal recuperados),para introducirlos al programa y hacer mediciones aleatorias dentro del intervalo Experimental. Posteriormente realizamos una medicióncon el programa dentro de la interpolación, y después la realizamos experimentalmente para comprobar que nuestras predicciones son correctas.Los resultados se pueden observar en la figura 3 y se concluyó exitosamente que nuestras predicciones son correctas.
Figura 3.Resultado de la regresión lineal y el método de Lagrange. Discusión. En un sólo proceso de destilación no fue 100% exitosa la extracción de la sal de mar, ya que muchas moléculas de sal viajan a través del vapor dentro de las moléculas de agua, y además pasan sin problema por el filtro. Paraextraer la sal completamente se necesitan algunos otros procesos(como osmosis inversa,Ajuste del pH,etc.). Sin embargo, esto nos lleva a investigar otros métodos que sean eficaces para tener un 100% de confiabilidad en el proceso de extracción de la sal en el agua de mar.
7. Bibliografía [1].- Ciscar, Francisco.,Reflexiones sobre las máquinas y maniobras del uso de á bordo, La Imprenta Real, 409 pág. 1791. [2].- Kramer, Fernando.,Educación ambiental para el desarrollo sostenible, Los Libros de la Catarata, 236 páginas, 200.
5. Conclusiones: En el presente experimento de desalinización de agua por de destilación simple, se separó la sal del agua de mar. La sal se recolectó de los restos que quedaron en el recipiente después de su evaporación. Sin embargo, la pureza del agua no fue
[3].- Theodore, L. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten, Julia R. Burdge. Química. Pearson Education, 1152 páginas, (2004).
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