Los destiladores solares

La energía solar supone una excelente fuente de energía para obtener agua destilada a partir de la marina o de otra agua no potable

¿Qué es la destilación solar?

La destilación es un proceso por el cual, mediante la aplicación de calor se puede separar las distintas sustancias de una mezcla líquida. Este proceso se basa en las diferentes temperaturas que necesitan cada una de las sustancias de una mezcla para evaporarse y en la posterior condensación por separado de cada una de ellas.

La humanidad ha empleado la destilación para diversos fines, como para la producción de determinados tipos de alcohol, la obtención de agua pura o de otros compuestos químicos en estado puro.

Como fuente de calor, la energía solar puede emplearse para destilar. ya sea concentrándola y alcanzando altas temperaturas o bien a temperaturas bajas.

La destilación solar a baja temperatura resulta un sistema muy sencillo, eficiente y de fácil accesibilidad para todo tipo de sociedades. Aplicado de forma masiva podría evitar un buen número de enfermedades en los países pobres producto del consumo de agua en mal estado de conservación.

La destilación solar en la naturaleza

En la naturaleza se produce la destilación a gran escala en el ciclo del agua. Mediante la energía que aporta el sol, se evapora el agua de los mares y de otras superficies húmedas, ascendiendo en la atmósfera y desplazándose en estado gaseoso impulsada por las corrientes de aire. Cuando se dan las condiciones adecuadas este agua se condensa en forma de pequeñísimas gotas que se quedan suspendidas en la atmósfera formando las nubes. Si las condiciones siguen siendo adecuadas continua el proceso de condensación pasando al estado líquido cada vez más cantidad de agua y haciéndose las gotas suspendidas cada vez más grandes y pesadas hasta el punto de que por gravedad empiecen a caer hasta el suelo produciéndose las precipitaciones (lluvia, nieve, granizo etc.…).

ciclo del agua

Esquema del ciclo del agua

Por este proceso el agua del mar, que está mezclada con una gran cantidad de sales y otras sustancias, se separa quedando en un estado prácticamente puro que es como cae en la lluvia. Toda el agua dulce que se encuentra en las zonas continentales de la tierra es producto de la destilación atmosférica que se produce en el ciclo del agua.

Los destiladores solares

Los destiladores solares son ingenios que permiten obtener agua dulce donde esta escasea pero se encuentra en abundancia mezclada con otras sustancias que la hacen inutilizable. En esencia se trata de reproducir a pequeña escala y de manera acelerada el ciclo natural del agua.

Mediante los destiladores solares es posible obtener agua dulce del agua del mar, del agua embarrada e incluso de la contenida en los vegetales. Es de especial utilidad en zonas desérticas próximas al mar ya que cuenta con los dos elementos fundamentales: abundancia de agua salada y de radiación solar.

Los equipos de destilación solar, si están fabricados con materiales adecuados, pueden funcionar con pleno rendimiento durante muchos años y ofrecer una gran cantidad de agua potable gratuita.

Los principios de la destilación solar pueden ser aplicados en distintas escalas; desde destiladores pequeños domésticos para obtener unos cuantos litros de agua al día hasta grandes instalaciones con los que obtener varios metros cúbicos diarios.

Existen ejemplos de grandes equipos de destilación solar que se han aplicado con éxito para obtener agua en lugares donde escaseaba. La primera gran planta de destilación solar que se llevó a cabo es en 1874 cuando el inglés Charles Wilson diseño y dirigió la instalación en el desierto de Atacama (Chile) para la Salitrera Lastenia Salinas. Esta central era capaz de proporcionar un promedio de 22 500 litros de agua diarios y estuvo en funcionamiento hasta el año 1907. Esta instalación contaba con una superficie de captación superior a los 4000 metros cuadrados.

Desde entonces otras grandes instalaciones de este tipo se han desarrollado en diversas zonas del mundo con escasez de agua pero con acceso al mar como Israel, Islas Canarias (España) y en diversas islas áridas del mediterráneo entre otras. La destiladora solar de mayor tamaño del mundo es la instalada en la isla de Patmos (Grecia) que cuenta con una superficie superior a los 8000 m2.

Gran destiladora de Atacama

Central de destilación solar en el desierto de Atacama

 ¿Como funciona la destilación solar?

El empleo de los destiladores solares supone en esencia reproducir en pequeñas escala el ciclo natural del agua. Existen muchas configuraciones de destiladores solares aunque en todos ellos operan por el mismo principio.

En una caja o espacio contenedor se dispone un recipiente o estanque con fondo de color negro en donde se vierte el agua salada o contaminada para destilar. Cerrando este espacio se coloca una superficie transparente que permite pasar la radiación solar y que provoca el efecto invernadero al tiempo que también retiene la humedad. La radiación solar en contacto con el recipiente negro eleva la temperatura del recipiente, del agua en su interior y del aire favoreciendo la evaporación. De esta manera en el interior del destilador se crea una atmósfera muy cálida y saturada de humedad. 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, 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.

funcionamiento del destilador solar

 Modelos de destiladores solares.

Existen múltiples modelos y tamaños de destiladores solares. Aunque en todos el mecanismo de funcionamiento es semejante, la configuración de los distintos elementos determina que estos tengan una mayor o menor eficacia.

Así podemos encontrar los siguientes modelos de destiladores:

Destilador solar de una vertiente- Es quizá el modelo de destilador más sencillo de estructura. 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 el receptáculo donde se recoge el agua destilada y que se encuentra en el lado de menor altura. Algunos fabricantes los denominan “células solares destiladoras” ya que algunos tienen la posibilidad de interconectarse entre si para ampliar la instalación de manera modular

destilador solar

Destilador solar de una vertiente

Destilador solar de dos vertientes- El siguiente en complejidad estructural. Este modelo consta de un “tejado” de material transparente de dos vertientes. 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 2 vertientes

esquema destilador solar

1-La radiación solar incide en el interior del destilador y provoca que el agua salada eleve su temperatura 2- Las altas temperaturas provocan la evaporación y la atmósfera en el interior del destilador se vuelve muy húmeda 3- El ambiente se satura de humedad lo que provoca que el agua evaporada se condense en contacto con el vidrio 4- las gotas de condensación se acumulan y empiezan a deslizarse por gravedad hacia la parte inferior del vidrio 5- el depósito en la parte inferior recoge el agua dulce destilada que se ha deslizado por los vidrios desde donde será tomada para su uso.

En este modelo la captación de energía solar es en principio más eficiente que en el modelo anterior ya que no existen paredes que puedan proyectar sombras al interior de la caja.

Destilador solar de invernadero- Este es un modelo de destilador solar de gran tamaño. Se trata de estructuras de invernaderos que en su interior albergan un estanque de agua de poca profundidad y con el fondo de color negro. El agua evaporada se condensa en las paredes del invernadero y se desliza hacia los receptáculos situados en la base de las paredes. En esencia es el mismo modelo que el destilador solar de dos vertientes pero de grandes proporciones.

destilador solar de poceta

modelos de  pocetas

Sección del destilador solar de invernadero. La cubierta puede tener forma a dos aguas o de bóveda

Destilador solar de cascada- Modelo de destilador en forma de terrazas. En la parte superior de cada una de las terrazas se disponen los estanques con fondo de color negro llenos de agua para destilar. Cuando la radiación solar incide en el destilador comienza la evaporación. El agua en estado gaseoso se condensa en una superficie transparente dispuesta de forma inclinada sobre las terrazas y se desliza hacia el receptáculo situado en la parte baja del destilador. El nombre de cascada le viene dado por los momentos en los que se repone agua para destilar o en los que se efectúan labores de limpieza. En estos procesos se deja correr el agua desde una cañería en la parte superior provocando el efecto cascada conforme esta se desliza por las terrazas. En la base del destilador hay un desagüe para recoger la salmuera o otros residuos dejados por el agua al evaporarse.

modelo destilador solar casacada

Sección de un destilador solar de cascada.

Destilador solar esférico de barredera- La particularidad de este modelo se basa en la forma esférica del material transparente así como en la introducción de una barredera que lame su cara interna y que está accionada por un pequeño motor. En una bandeja con fondo de color oscuro situada en la parte central de la esfera se coloca el agua a destilar.

Este modelo tiene forma esférica buscándose favorecer la captación solar al evitarse las sombras que alguna parte del destilador pueda provocar en otra. Además la forma esférica logra mantener una mayor inercia térmica facilitando un mayor aprovechamiento del calor producido por la energía solar.

Por su parte la barredera arrastra las pequeñas gotas que se van formando en el interior de la esfera juntándolas y provocando que se precipiten por gravedad a la parte baja donde se acumulan. Con el sistema de barredera se evita que las gotas reflejen la radiación solar y se permite que el agua en estado gaseoso se condense con mayor facilidad en las paredes. Estos factores aumentan el rendimiento del equipo si bien como contrapartida se tiene que es necesario suministrarle energía eléctrica para hacer posible el movimiento de la barredera.

destilador solar esferico

Destilador solar esférico de barredera

Destilador solar multietapa- Este es un modelo más complejo y eficiente que emplea sistemas de colectores solares complejos (concentradores parabólicos, tubos de vacío, e incluso sistemas de placa plana de alta eficiencia) para alcanzar altas temperaturas y llevar al punto de ebullición al agua. 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 importantes

Rendimiento de los destiladores solares.

El rendimiento de los destiladores solares está en función de la potencia de la radiación solar, de la temperatura ambiente así como en la forma y las características del destilador.

En principio las regiones soleadas y cálidas ofrecerán mejores condiciones para la destilación solar que las regiones frías y húmedas, donde por otro lado en principio no se hará preciso recurrir a este sistema. Es decir los lugares donde se hará más necesario recurrir a la destilación solar por ser más secos serán también los que dispondrán de más luz solar. Se da pues una feliz coincidencia de circunstancias que no siempre ocurre en otras aplicaciones solares térmicas.

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 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.

One thought on “Los destiladores solares

  1. jorge raul

    Felicitaciones muy buen aporte, si tiene mas informacion le agredecere me envie informacion, asi como libros para consultar.

    Desde Mexico, cd. obregon, Sonora

    Reply

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