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/

Suárez et al., 2010

PISCINA SOLAR (SGSP)

•  Cuerpo de agua artificialmente estratificado en 3 zonas

SISTEMA ACOPLADO (SGSP/DCMD)

Piscina solar

Membrana de destilación

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

SISTEMA ACOPLADO

Energía= = Energía recolectada utilizada

CONTENIDOS

1.  Introducción 2.  Modelo teórico 3.  Métodos experimentales 4.  Resultados 5.  Conclusiones

MÉTODOS EXPERIMENTALES

polypropylene-hydrophobic membrane

Area = 0.104 m2

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

Des$lación  en  membranas  energizada  por  piscinas  solares  

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