Des$lación en membranas energizada por piscinas solares
Francisco Suárez, Ph.D. Profesor Asistente
Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental
Pon;ficia Universidad Católica de Chile
CONTENIDOS
1. Introducción 2. Modelo teórico 3. Métodos experimentales 4. Resultados 5. Conclusiones
CONTENIDOS
1. Introducción 2. Modelo teórico 3. Métodos experimentales 4. Resultados 5. Conclusiones
INTRODUCCIÓN
• Aumento poblacional • Aumento en el uso de agua • Uso de combustibles fósiles
• ¿Energía alternativa para desalar? • Generalmente no es económicamente viable cuando se utilizan altas temperaturas • Destilación en membranas (DCMD)
DESTILACIÓN EN MEMBRANAS (DCMD)
• Presión de vapor es la fuerza motriz • Opera a presión atmosférica • Tfeed = 40-60°C, Tpermeate = 20°C.
volatile solvent
non-volatile solute
ENERGÍA SOLAR
• Difusa • Grandes áreas para recolectarla • Grandes inversiones
• ¿Colector solar de bajo costo y gran escala? • Piscina solar (SGSP)
• Absorbe la radiación solar • Almacenamiento de largo plazo
http://onemansblog.com/
http://www.solarpond.utep.edu/
OBJETIVOS
• Investigar producción sustentable de agua pura • Sistema acoplado:
• Desarrollar un modelo teórico • Estimar la producción de agua • Comparar con resultados experimentales
CONTENIDOS
1. Introducción 2. Modelo teórico 3. Métodos experimentales 4. Resultados 5. Conclusiones
MODELO TEÓRICO (DCMD)
• Suposiciones • 1D – regimen permanente • Flujo totalmente desarrollado • Poros en equilibrio
MODELO TEÓRICO (SGSP)
• Suposiciones • 1D – regimen permanente • Configuración estable • Mezcla completa en zonas convectivas • Propiedades térmicas constantes
CONTENIDOS
1. Introducción 2. Modelo teórico 3. Métodos experimentales 4. Resultados 5. Conclusiones
EXPERIMENTO
• Luces continuamente encendidas • 240 W/m2.
• Salmuera extraída a una profundidad de 0.5 m • Experimento de desalación de 45 horas
CONTENIDOS
1. Introducción 2. Modelo teórico 3. Métodos experimentales 4. Resultados 5. Conclusiones
ENERGÍA EXTRAÍDA DE LA PISCINA SOLAR
• Contenido de calor en la piscina solar • Régimen cuasi-permanente • Se extrajo un promedio de 140 W
AGUA PRODUCIDA EN DCMD
• 1.08 L/hr por m2 de membrana • Reducción del flujo debido a una reducción de la
temperatura de la solución de alimentación
ENERGÍA UTILIZADA EN DCMD
• 2.5 hr de experimentación • : energía perdida en el sistema de tuberías • : energía perdida en otros puntos
Modelo
26.2 ± 23.9
43.7 ± 1.1
81.4 ± 8.0
80.0 ± 7.3
161.4 ± 9.7
231.3 ± 21.7
(W) (W) (W) (W) (W) (W)
~70% ~20% ~10%
CONTENIDOS
1. Introducción 2. Modelo teórico 3. Métodos experimentales 4. Resultados 5. Conclusiones
CONCLUSIONES
• Las piscinas solares pueden almacenar energía solar para ser utilizada en desalación térmica • 140 W de energía promedio (29% de eficiencia)
• Flujos de agua del orden de 1 L/hr/m2 • 160 W utilizados en DCMD (70% de la energía
recolectada) • Producción de agua puede ser incrementada
• Mejorando los módulos de las membranas • Mejorando la aislación térmica del sistema