INNSYSTEM-OBTENCION-AGUA

Sistemas obtención agua

Distintos sistemas para Obtener agua potable.

1.- Con la humedad del aire.
Sistema novedoso (2018-2019)
En la universidad de Berkeley, están investigando un sistema de recolección de agua basado en “MOF” materiales metales-orgánicos, como el “MOF-801” el cual absorbe y guarda la humedad por la noche 40% en desierto y de día con un 5% y efecto invernadero, se condensa y recoge.
Aunque de momento se produce poca cantidad de agua (200 ml/24 h.) ya se está optimizando y el material se ha cambiado por “MOF-303”, de mucho menor coste y que genera el doble de cantidad de agua.
Mediante deshumidificadores puede evaporarse el agua y recogerse. El deshumidificador, saca el agua del aire y la almacena en el recipiente.
La humedad dentro de una carpa, pabellón o invernadero produce lluvia real. En estos locales de grandes volúmenes el calor se acumula en la zona alta y menor temperatura en zona próxima al suelo.
Este efecto, hace que también se reparta la cantidad de humedad contenida en el aire. La humedad propia del ambiente, de las plantas y de las personas. (El ser humano emite 150 Kcal/hora, la mitad en vapor de agua)
En el aire queda una gran carga térmica en forma de nubes de vapor, que ascienden junto con el aire caliente creando un microclima cálido y muy húmedo. Al condensarse y caer se puede recoger esta agua.
Alambique o Elio doméstico.
Con un alambique sencillo, pequeño de fondo negro para absorber calor, con un vidrio en la parte superior para generar un efecto invernadero.
Por la mañana el depósito superior se llena con agua salada y se cierra la tapa. Se deja todo el día al sol de forma que la temperatura y presión aumenten. El vapor baja por un tubo conectado a un condensador que separa la sal del agua. Esta se aloja en un recipiente transportable. Puede llegar a producir 5 litros de agua potable al día.

2.- Recogiendo agua de lluvia.

En la recogida de agua de lluvia, se suele perder tan solo un 10% del agua. Las mejores superficies para ello son las lisas y duras, como el vidrio, hierro galvanizado. De plomo, deben evitarse por el peligro de las sales de plomo disueltas.

3.- Haciendo pozos.
Bajo África hay mucha agua. Tras detectar escorrentías por especialistas (Zahorís), se hace un pozo que llegue a esta ella. El agua se puede elevar con soga y cubo. Se arría el cubo atado a una cuerda, cuando se llena de agua se iza y obtenemos el agua. Forma sencilla y segura.
Podría si no, utilizarse una bomba de elevación accionada por un aerogenerador que a su vez también puede producir agua o electricidad.
Otra forma sería usando las bombas de acción mecánica de achique manuales. (Las que usaban los vaqueros).

4.- Con la niebla.
Existen estructuras llamadas «atrapaniebla», que son mallas plásticas puestas hacia el viento en las que choca este tipo de masa de vapor cercana al suelo y deja escurrir las gotas hacia unas canaletas donde se acumula para almacenamiento.
Las trampas para niebla han sido utilizadas por muchos años en Chile, Guatemala, Ecuador, Nepal, algunos países de África y la isla de Tenerife. La mayor parte de una nube de niebla está formada por gotas que son de 30 a 40 μm, y cada nube está formada de cientos de miles de ellas. La niebla contiene entre 50 y cien gotitas en un centímetro cúbico.

5.- Aerogenerador.

Al realizar un aerogenerador, tras el paso de flujo de aire por el círculo formado por las aspas, puede ponerse un artilugio condensador y produce agua condensada.

6.- Con Ósmosis inversa, si disponemos de agua de mar.
Si el lugar está cerca del mar (el 50% de todas las viviendas del mundo, lo están) se puede recoger agua de mar y por ósmosis inversa obtener agua.
El sistema consiste en poner una membrana en la mitad de un depósito con agua de mar salada y someterla a una presión que hará que pase por la membrana, quedando la sal en la otra parte.
Se necesita otra fuente de energía para obtener esa presión, generalmente electricidad, que bien podría ser de módulos fotovoltaicos.

 

1.- Objetivos y Alcance.

Objetivos.
El objetivo principal es suministrar agua potable a personas que o bien no disponen de ella, o tienen que recorrer grandes distancias con temperaturas extremas para conseguirla. En caso de ir los niños a buscarla hasta el pozo, no pueden asistir al colegio, negándoles la educación tan importante para salir de su pobreza.
También hay lugares donde hay agua, pero contaminada, al ser el sistema que se propone por condensación, el agua no estará contaminada, luego se eliminará el riesgo de estas enfermedades (cólera, disentería, etc.).
Así, el objetivo principal del proyecto w es salvar vidas humanas, sobre todo de niños.
Como objetivo acompañado al de sofocar la sed, el puit canadiens, atempera el hogar donde se instala tanto en verano, lo refresca como en invierno, lo calienta.
El sistema escogido tratara de ser sostenible, sencillo, barato y fácil de instalar. Para ello, se considerarán materiales sostenibles de baja huella energética y reciclables, a poder ser locales, sino al principio si en un futuro.
Se buscará el apoyo de los pobladores explicándoles bien los beneficios que tendrán,
así como su involucración para sacar el agua, entender y mantener el sistema.
El puit canadien, acabaría en el hogar del morador, de forma que el agua lo podría recoger desde su habitáculo, al que por otro lado le llegaría aire para refrigerar o calentar según la estación del año.
A priori, los lugares escogidos para implantarlo tendrán que estar dentro de los rangos adecuados de parámetros climáticos para que se den las condiciones posibles de condensación.
Se podría disponer de agua potable en sitios donde no tienen: Países de África, la India, etc.

Alcance.

Fase inicial.
Primero es hacer un proyecto piloto en un poblado en unos 6 ó 7 hogares, probando in situ” funcionamiento del sistema, comprobando las cantidades de litros de agua acumulados al día. Variable según estación del año y clima.
Fase Posterior.
Extenderse por zonas que lo necesiten.
Tras comprobar el buen funcionamiento de los sistemas y que pueden beber el agua potable sin problemas, así como los objetivos propuestos en el proyecto. Corregiremos desviaciones producidas respecto al proyecto y optimizaremos los sistemas.
Cuando la prueba piloto sea lo más satisfactoria posible, se pensará en llevar a otros sitios necesitados el sistema.

Este podrá entonces comercializarse (sin ánimo de lucro) así como adaptarse siempre al lugar donde se instale.

 

2.- Distintos sistemas para Obtener agua potable.

2.1.- Recoger agua de lluvia.
En la recogida de agua de lluvia, se suele perder tan solo un 10% del agua. Las mejores superficies para ello son las lisas y duras, como el vidrio, hierro galvanizado. De plomo, deben evitarse por el peligro de las sales de plomo disueltas.
2.2.- Hacer pozos.
Bajo África hay mucha agua. Tras detectar escorrentías por especialistas (Zahorís), se hace un pozo que llegue a esta ella. El agua se puede elevar con soga y cubo. Se arría el cubo atado a una cuerda, cuando se llena de agua se iza y obtenemos el agua. Forma sencilla y segura.
Podría si no, utilizarse una bomba de elevación accionada por un aerogenerador que a su vez también puede producir agua o electricidad.
Otra forma sería usando las bombas de acción mecánica de achique manuales. (Las que usaban los vaqueros).
2.3.- Osmosis inversa.
Si el lugar está cerca del mar (el 50% de todas las viviendas del mundo, lo están) se puede recoger agua de mar y por ósmosis inversa obtener agua.
El sistema consiste en poner una membrana en la mitad de un depósito con agua de mar salada y someterla a una presión que hará que pase por la membrana, quedando la sal en la otra parte.
Se necesita otra fuente de energía para obtener esa presión, generalmente electricidad, que bien podría ser de módulos fotovoltaicos.

2.4.- Aerogenerador. 
Al realizar un aerogenerador, tras el paso de flujo de aire por el círculo formado por las aspas, puede ponerse un artilugio condensador y produce agua condensada.

2.5.- De la niebla.
Existen estructuras llamadas «atrapaniebla», que son mallas plásticas puestas hacia el viento en las que choca este tipo de masa de vapor cercana al suelo y deja escurrir las gotas hacia unas canaletas donde se acumula para almacenamiento.
Las trampas para niebla han sido utilizadas por muchos años en Chile, Guatemala, Ecuador, Nepal, algunos países de África y la isla de Tenerife. La mayor parte de una nube de niebla está formada por gotas que son de 30 a 40 μm, y cada nube está formada de cientos de miles de ellas. La niebla contiene entre 50 y cien gotitas en un centímetro cúbico.

2.6.- Deshumidificadores.
Mediante deshumidificadores puede evaporarse el agua y recogerse. El deshumidificador, saca el agua del aire y la almacena en el recipiente.
La humedad dentro de una carpa, pabellón o invernadero produce lluvia real. En estos locales de grandes volúmenes el calor se acumula en la zona alta y menor temperatura en zona próxima al suelo.
Este efecto, hace que también se reparta la cantidad de humedad contenida en el aire. La humedad propia del ambiente, de las plantas y de las personas. (El ser humano emite 150 Kcal/hora, la mitad en vapor de agua)
En el aire queda una gran carga térmica en forma de nubes de vapor, que ascienden junto con el aire caliente creando un microclima cálido y muy húmedo. Al condensarse y caer se puede recoger esta agua.
Alambique o Elio doméstico. (Fotos 1 y 2)
Con un alambique sencillo, pequeño de fondo negro para absorber calor, con un vidrio en la parte superior para generar un efecto invernadero.
Por la mañana el depósito superior se llena con agua salada y se cierra la tapa. Se deja todo el día al sol de forma que la temperatura y presión aumenten. El vapor baja por un tubo conectado a un condensador que separa la sal del agua. Esta se aloja en un recipiente transportable. Puede llegar a producir 5 litros de agua potable al día.

 

3.- Descripción.
3.1.- Introducción
Un “Puit canadien” ó pozo canadiense, es un sistema geotérmico pasivo, con el cual se puede atemperar una vivienda tanto en verano como en invierno debido a la temperatura casi constante a unos 4 metros de profundidad en la Tierra. En caso de uso solo para refrescar en verano se conoce como “puit o pozo provenzal”.
El pozo, consiste en hacer pasar el aire del ambiente exterior por una tubería a una profundidad de unos 3 ó 4 m. La temperatura de la tierra a esta profundidad permanece casi constante a 16º C. Así con temperatura ambiente superior, el aire irá disminuyendo su temperatura al pasar por el tubo a modo de intercambiador de calor.
Si la temperatura baja del punto de rocío del lugar, la humedad contenida en el aire, condensa y se forman gotitas de agua. Previamente habremos dado una pequeña inclinación a la tubería con pendiente del 2%, de manera que el agua irá discurriendo hasta un pequeño depósito que habremos habilitado.
Esta agua recogida y adecuadamente tratada, (mojada en un paño, pe.), puede sofocar la sed de las personas. Así, el agua condensada se podría recoger desde el interior de la casa reduciendo el problema de su transporte. (Se considera la conveniencia de poner un soluto que suba la temperatura de condensación del aire para asegurar la generación de agua y su mayor cantidad)
La circulación del aire por el interior del tubo puede conseguirse de forma totalmente pasiva: Orientando la boca de entrada del aire hacia los vientos predominantes de la zona y buscando el efecto de chimenea solar.
Este consiste en que el aire caliente al pasar por ella hace de tiro o succión para que circule el aire por el tubo del pozo. Para potenciar el efecto, se pinta de negro la chimenea para que se caliente más con el sol.

También puede ponerse un circulador, o ventilador al final del tubo de salida por detrás del recipiente de recogida de agua, aunque de pequeña potencia, no será ya un sistema tan pasivo.
Para izar este recipiente, se dejará un cilindro impermeable al lado del tubo de salida, que vaya desde la recogida de agua hasta la superficie del terreno aproximadamente 3 ó 4 metros.
La toma de entrada de aire llevará un sombrerete y filtro para que no entren bichos, roedores ni contaminación. la de salida una rejilla para mismo efecto.
La vida útil del ingenio se estima en 20, 25 años.
Un efecto añadido del pozo canadiense es que nos atempera la vivienda. En verano, el aire a 15ºC, al salir del puit y entrar en la vivienda, refrigera la casa, mientas que, si el exterior fuera frío, en el interior de la tierra estaría más caliente. La temperatura a unos 4 ó 5 metros de profundidad se mantiene constante a unos 15 ó 16ºC, durante el año.

3.2.- Modelo fisicomatemático.
Evidentemente se tendrá en cuenta a priori que en el lugar escogido los parámetros climatológicos serán adecuados para que se produzca la condensación y obtención de agua.
Para estudiar la viabilidad física del sistema, se tomarán dichos datos del lugar donde se quiera instalar, como la temperatura exterior del aire, su humedad, la temperatura del punto de rocío, etc.
Una vez que tengamos los datos, podremos comprobar en primera instancia con el diagrama psicométrico de Carrier si se produce condensación o no.
Una primera aplicación del sistema podría realizarse en Níger en el sur de África. Níger, es un país de mucho calor y escasez de agua, con una temperatura media anual de 26.8 ºC., en un intervalo de temperatura mínima de 21.1 ºC y 33.0 ºC. Es también un país con mucha pobreza.
El agua pasará de estado gaseoso a líquido, lo cual ocurre al bajar la temperatura, y sobrepasar al punto de rocío. De forma que el grado higrométrico permanezca constante durante esta bajada de temperatura.
Cuanta más cantidad de aire hagamos pasar, mayor cantidad de humedad tendremos y por lo tanto mayor cantidad de agua podremos condensar y tener disponible.
Podemos ver el siguiente ejemplo:
Nos encontramos en un lugar de Nigeria de latitud = … y longitud = ….con una temperatura de 30º C. y un grado higrométrico del 60% que se mantiene, al ir bajando la temperatura hasta que al llegar a 17º C. que coincide con el punto de rocío en este caso, la humedad o el vapor de agua se transformaría en agua.
Los datos que necesitaré son pues:
Latitud y longitud…..
Temperatura a lo largo de un día….
Humedad relativa del aire…..
Temperatura de rocío…..
Soluto a colocar, en cuanto me sube la temperatura de rocío?, cuantos kg más agua se condensan ?………….

3.3.- Componentes del puit provenzal
Tubería en forma de U con 2 tramos verticales de entrada y salida del aire y un tercero horizontal de uno 20 m. de longitud a una profundidad de 4 m.
1.- Toma de entrada de aire.
Tapa protectora para evitar lluvia entre en el circuito, con una rejilla para impedir paso de roedores e insectos, filtros para contener el polvo y la suciedad, filtro polen y anticontaminantes. Ponerla en zona limpia no contaminada. Altura mínima de 1,20 m. para evitar polvo y contaminantes en la respiración. Bien anclada y bien estanca.
2.- Conducto o tubo enterrado.
Longitud 20 m. ó mayor con (18-25) cm de diámetro. El aire conviene que pase por su interior a (1-3) m/sg de velocidad y que el exterior sea rugoso para un buen intercambio térmico. El interior del tubo conviene que sea liso para evitar depósitos de suciedad y bacterias. No usar pegamentos para las conexiones, pues pueden ser tóxicos durante el tiempo caluroso.
El material puede ser poliestireno o polietileno. El plástico no es adecuado, el “PVC” tampoco, es contaminante, vidrio flexible. Puede añadirse un soluto para obtener más agua condensada.
3.- Chimenea solar pintada de negro, o Ventilador o circulador de extracción simple (como VCM solo flujo). Caudal 200 m3/h y velocidad de 2 a 3 m7sg, sería suficiente para vivienda de 120 m2
4.- Toma de aire exterior con un by-pas, en verano si está más frío que el del pozo.
5.- Salida en un hogar del poblado.

3.4.- Trabajos a realizar
Realización de zanja bajando hasta unos 3 m. de longitud 20 metros, dejando la tierra cerca para después volver a enterrar la tubería. Con un diámetro de 15 cm., tubo material semiflexible y fácil de instalar, como si fuera un mecano, telescópica o similar. flexible o telescópico para poder llevarlo.
Colocar el tubo y dejar espacio para que se pueda izar vasija con agua destilada. Comprobar pequeña pendiente del tubo para que discurra el agua.
A las 06.00 h. am., es cuando es menor la temperatura en el periodo de las 24 horas, siendo por tanto el momento de más generación de agua, estimándose una producción de 4, 5 litros/día, en función del lugar escogido.
Uno de los extremos sobresaldría unos 90 cm del terreno orientado hacia los vientos predominantes del lugar, para que fuera captando el aire casi de forma natural. En el otro extremo se colocará algo negro para que se caliente más, suba el aire, y haga de tiro sobre la tubería de forma que fluya el aire.
Si el tiro fuese insuficiente, se podría utilizar una micro bomba fotovoltaica de circulación.
Al estar a 4 metros de profundidad, la temperatura en el interior de la tubería puede ser de 15ºC, con lo que el aire pasara de una temperatura exterior de unos 30ºC a los 15 ó 16º, si está por debajo de la temperatura de rocío, la humedad del aire que tiene que existir, se condensa en pequeñas gotitas de agua, que irán resbalando por una pequeña pendiente de la tubería hasta un depósito o pozo de acumulación, desde donde se extraerá para su uso.
Para que al aire circulante tenga tiempo de disminuir de temperatura hasta quedar por debajo de la de rocío del lugar, es por lo que tiene que hacer un recorrido de unos 20 metros.
Por otro lado, cuanta mayor cantidad de aire pase más agua se producirá, por eso la tubería será de unos 15 cm de diámetro.
También se tiene en mente colocar un soluto que ayude a condensar a temperaturas más altas y también mayor cantidad de producción de agua.
Para la recogida del agua, se colocará un recipiente de 5 lt. En la parte más profunda. A este depósito, llegará el extremo de un tubito que atravesará la tubería y por su interior irá discurriendo el agua.
Este depósito o botella, lo izaremos con cuerda e iremos usando el agua.
Antes de beberla, se añadirían minerales para que el agua fuera potable para la población.

4.- Normativas,
Las de la zona donde se instale

5.- Planos:

6.- Presupuesto:
– Tubo: diam. 200 mm de largo. 50m en el PE (Polietileno):………… € 570
– Buscando PE de diámetro. + 600 plataforma de hormigón:…………. 250 €
– La manga labio PVC + sifón:……………………………………………… 17 €
– Mejora de cemento 30×30 (cantidad 4):…………………………………. 42 €
– Diámetro del tubo de acero. 200 con el sombrero:…………………….. 58 €
– 4h movimiento de tierras factura pendiente de
Total: € 937 + tierra

Tareas pendientes:
1.- Comprobación datos.
2.- Simulación.
3.- Prueba real.
Una vez colocado el tubo, se pone boca de captación aire hacia w predominantes, y medimos en boca de salida:
1.- La velocidad del aire con un anemómetro portátil. Debe ser de == 2 m/sg. para atemperar cabaña. Para obtener agua quizás menos.
2.- Medimos también la Tª de salida de este aire.
Se mide también la Tª ambiente, con lo que sabremos la disminución de Tª. Ta-Ts = Decremento de Tª
4.- Realización de planos.