Encontré en tal caso varios tipo de procesos incluso de tamaño grande que sirven para purificar agua, no solo salada, sino de agua en general, con procesos que ni imaginaba que existían, entonces la interrogante principal fue aclarada, el agua salada o de mar si puede ser purificada, sin embargo talvez no sea la mejor idea, debido al tipo de sustancias que se desprenden del proceso, por ejemplo la sal, que aumentaría la salinidad del ambiente donde se desarrolle el proyecto, esto dañará otras estructuras o la estructura del proyecto purificador en sí, esto por tanto originaría gastos excesivos en el proceso, lo cual hace que sea un proceso que, si bien es cierto se puede realizar, quizá no sea ni rentable ni sostenible a nivel industrial, excepto que por razones obvias, el agua escasee tanto al punto de ser requerido por necesidad, por tanto aunque sea excesivamente caro se deberá realizar.
Entre los procesos que existen encontré 3 como los más importantes y factibles:
EVAPORACION Tiene la ventaja que no es necesario ni filtrado, ni el uso de antisépticos.Es muy caro si se utilizan fuentes de calentamiento del agua como pueden ser calderas u otros que requieran combustible para su funcionamiento, sin embargo la energía solar nos podría en éste caso ser de gran utilidad, aunque por supuesto bajaría la producción y se dependería tanto de la época del año como la cantidad de sol adecuada para producir la temperatura adecuada, en varias partes encontré que ésta solución no es rentable por el gran espacio que deberán contar para colocar el agua a evaporar, o sea expandir el agua para que sea mas fácil llevarla al punto de ebullición.
RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
Estas sustancias capturan las sales pero después de un corto tiempo se saturan y deben ser regeneradas. Solo sirve a escala hogareña y de laboratorio, la regeneración es onerosa y compleja.El agua necesita ser filtrada previamente y clorada para evitar gérmenes.
OSMOSIS INVERSA
Es el sistema preferido cuando no hay intensa radiación solar, el agua previamente filtrada es forzada a presión a través de tubos de membrana osmótica, esto deja la sal dentro del tubo y el agua pura se filtra a través de la membranaEste sistema se usa a gran escala actualmente, las bombas que generan la presión tienen un consumo razonable pero la planta potabilizadora debe ser realmente grande ya que no es un proceso veloz.Tiene el inconveniente de generar grandes cantidades de salmuera muy concentrada y esto trae el problema de como deshacerse o almacenar ese deshecho.Fuente: Resumen de varios artículos de Internet.
Ahora que sé que existen varios procesos que se pueden emplear en la purificación del agua, empecé a buscar cual es el más probable con el fin de desarrollarlo en ésta investigación y descartar los demás por no ser los mejores o los más fáciles de realizar a nivel escolar.
Averiguar que tipo de sustancias se encuentran en el agua de mar, a fin de poder eliminarlos.
Buscamos en Internet la composición del agua marina.
Buscamos como podíamos eliminarlos.
Analizamos los resultados del punto 1 para poder purificar el agua.
Encontramos filtros para eliminar las sustancias no deseadas, pero se necesita conseguir el filtro y una gran presión de agua para eliminarla.
Experimente con filtros para café para eliminar sustancias como la tierra pero comprobé que prácticamente sólo los objetos sólidos quedaban en el filtro y que siempre salía agua sucia después del filtro.
Di por terminado ésta experimentación por falta de mayores pruebas.
Averiguamos el punto de ebullición de las sustancias disueltas en el agua de mar a fin de eliminarlas del agua por evaporación, las sustancias tienen un punto de ebullición muy alto, entonces lo más fácil es evaporar el agua y de hecho las otras sustancias no se evaporarían.
Partiendo de los resultados del punto 2 decidimos crear un aparato que nos sirviera para evaporar el agua.
Intentamos realizar un evaporador de agua que utilizara la luz solar como medio de calor para que el costo sea bajo.
No tuvimos gran éxito debido al escaso sol que ha habido en los últimos días, lo que nos lleva a pensar que éste sistema talvez no sea muy estable.
Cambiamos el calor solar por el disco de la cocina para acelerar el proceso.
El disco de la cocina, logró evaporar el agua de forma adecuada.
A partir del punto anterior comenzamos a ver cual era la mejor forma de realizar la evaporación.
Comenzamos introduciendo el agua dentro de una olla pequeña situada dentro de una mas grande con tapa, ambas situadas sobre el disco de la cocina, sin embargo en la tapa encontramos un poco de agua y no podíamos orientarla a caer en la olla grande sin que también se evaporara, por tanto la prueba falló, a pesar de que sí teníamos evaporación el problema era la recolección del agua ya evaporada. Ver Anexo2
Implementamos una olla de presión que había en la casa a fin de enviar el vapor de agua por el orificio de la válvula, como se observa en las cafeteras.
Utilizamos una olla de presión y la adaptamos usando una manguera para en lugar de tener presión dentro de la olla, ésta se fuera por la manguera en forma de vapor de agua que recogeríamos en un segundo recipiente que no estaría caliente. Siempre tuvimos el problema de pérdida de vapor de agua purificada, teníamos pequeñas gotas en el segundo recipiente, que ciertamente no eran saladas, mas sin embargo la mayor cantidad de vapor subía al techo de la cocina y escapaba al recipiente de recolección. Ver anexo 3.
Teníamos un nuevo impedimento en nuestro proyecto, estábamos purificando el agua, ver anexo 4 y 5 pero su recolección estaba difícil porque el vapor tendía a irse hacia arriba, lo ideal era ver como enfriábamos este vapor para volver a convertirlo en agua. Ver anexo 4.1
Pusimos una manguera mas larga para saber si el calor del disco afectaba al segundo recipiente y esperando que el vapor se enfriara a través de la manguera, sin embargo sólo recibimos pocas gotas más, no era la solución completa.
Basados en una idea de Max, creamos una especie de radiador como el que se utiliza en los carros, él me explicó que al pasar la manguera por un recipiente que tuviera agua fría se enfriaría la manguera enfriando su interior y por consiguiente el vapor de agua. Ver anexo 6
Introducimos la manguera dentro del agua (no purificada por no ser necesario) a temperatura ambiente y logramos un mejor resultado, ya teníamos mayor cantidad de agua en el recipiente final, sin embargo tenía perdidas todavía.
Revisamos nuestro "enfriador" y aparentemente no tenia la capacidad de enfriar tan rápido, porque la manguera solo entraba, daba como 5 vueltas y volvía a salir, y el tiempo que duraba el vapor en atravesar todo el sistema era muy corto.
Analizamos como se podía hacer para enfriar más el agua con nuestro enfriador
Max nos manifestó que necesitábamos mantener el agua durante más tiempo en el enfriador para darle tiempo a que regresara a la temperatura ambiente.
Se aumentó el tamaño de la manguera, para lo cual la arrollamos dentro de la botella, formando una espiral. Finalmente nuestro producto fue agua a temperatura ambiente y sin pérdida, claro con forme el proceso duraba mas, el agua que teniamos en el enfriador se ponía mas caliente y ya se comenzaba a sentir agua tibia a la salida, pero aún así no existía pérdida de líquido, lo cual significaba el éxito de la prueba. Ver anexo 6.1
A fin de poder mover el experimento a la feria científica cambié la cocina por una plantilla de un disco, obviamente por razones de movilidad, sin afectar el resultado final. Ver anexo 7
A continuación incluyo la lista de los materiales y cantidades que posee el agua de mar para su conocimiento:
24 grs. de cloruro de sodio 5 grs. de cloruro de magnesio 4grs de sulfato neutro de sodio, 1,1 grs. de cloruro de calcio, 0,7 grs. de cloruro de potasio, 0,2 grs. de bicarbonato de sodio, 0,096 grs. de bromuro de sodio, 0,026 grs. de ácido bórico, 0,024 grs. de cloruro de estroncio, 0,003 grs. de Fluoruro de sodio y 1000 ml de agua destilada.
El problema es que por la lejanía con la playa no pude conseguir agua de mar, sin embargo, el experimento se realizó con agua salada hecha en casa y me dí a la tarea de averiguar el punto de ebullición (punto donde los líquidos se vuelven gas) de dichos componentes, para saber si se acercaban al punto de ebullición del agua, que es de 100°C, el resultado fue:
Punto de ebullicion del agua 100°C
Cloruro de sodio 801 °C
Cloruro de magnesio 1.412 °C
sulfato neutro de sodio 844°C
cloruro de calcio 1935 °C
cloruro de potasio 1496.85 °C)
bicarbonato de sodio 50 °C)
bromuro de sodio 1390 ºC
acido bórico 299,85 °C
cloruro de estroncio 1250 °C
fluoruro de sodio 1695°C
http://marenostrum.org
Por tanto podemos afirmar que al evaporar el agua casi eliminamos todas las sustancias del agua marina, excepto el bicarbonato de sodio que se evapora a una temperatura menor que la del agua, sin embargo al revisar que efectos puede contener el ingerir éste componente nos dimos cuenta que es inofensivo en el consumo y mas bien nos puede traer beneficios. Sin embargo los efectos más dañinos los encontramos en el siguiente reportaje basado en el consumo de una cucharada diaria de éste compuesto:
"El organismo posee un sistema de equilibrio ácido-base lo suficientemente sensible para mantenernos en condiciones de salud, donde los riñones y pulmones son parte fundamental. Si por nuestra cuenta ingerimos esa mezcla química, efectivamente estaremos alcalinizando nuestro cuerpo con los efectos dañinos que conlleva:- Alcalinización del ambiente gástrico -como atinadamente ya te señalaron-, lo cual modifica la acidez natural y facilita vía de entrada para bacterias y otros microorganismos que mueren en el ácido clorhídrico estomacal; pudiera también precipitar gastritis alcalina, sobre todo si el paciente padece reflujo biliar.- Alcalinización de la orina, lo cual predispone a infecciones de vías urinarias.- Predisposición a pérdida de ión potasio de la sangre, con todos los problemas que acarrea: arritmias cardiacas, mareo, calambres musculares, etc.- Alcalosis metabólica crónica que puede verse precipitada en pacientes en diálisis peritoneal, quimioterapia (irónicamente, totalmente lo contrario a lo que defiende el dichoso mail), pacientes en tratamiento crónico con diuréticos, etc."
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/001183.htm
Ahora otra de las cosas dignas de analizar es la fuente de nuestra agua a purificar, no es lo mismo purificar agua del tubo y agregarle sal, solo para luego demostrar que ésta se elimina al pasar por el proceso de evaporación, que tomar agua del mar, que por cierto esta contaminada con mas desechos sólidos por acción del hombre al depositar basura en los ríos que luego fluyen al mar.
Existen varias formas de tomar el agua de una fuente mas pura, por ejemplo tomándola de algún punto alejado de la orilla, o sea en el centro de los océanos, o en una parte mas profunda, como lo hacen las plantas de tratamiento industriales que están constantemente procesando agua marítima.
Es importante para estar completamente seguro de que el agua puede ser potable, de la composición del agua de entrada, de esto dependerá el producto final, y del paso por algunos filtros que puedan ayudar a controlar el resultado final.
Desde ésta perspectiva el proceso de osmosis del agua para purificarla es la que tiene mayor fuerza debido a que es mas cómodo, no utiliza tanta energía como el proyecto que realicé y puede garantizar la pureza del agua mejor que el proceso de evaporación, sin embargo para fines prácticos como puede ser el consumo bajo necesidad, por ejemplo de una persona en una lancha, que no cuenta con tanta tecnología, o como se explicó al inicio, a fin de demostrar que se puede desalinizar el agua el proceso de evaporación es funcional y puede incluso ayudarle a una persona a no perder la vida por des hidratación.
Me gustaría continuar mejorando éste experimento, tratando de utilizar fuentes de energía limpia, , como puede ser la utilización de energía solar para el proceso de evaporación, pero esto quedará para futuras mejoras quizá en una feria posterior, debido a que el mal tiempo actual no me dejó experimentar en tal caso.
Luego de participar en la feria científica escolar y ganarla, los jueces hicieron referencia a que existía un proceso similar al que se utilizó en éste proceso, pero era para destilar el llamado "guaro clandestino", por tanto me dí a la tarea de investigar un poco acerca del asunto, encontré junto a mi papá un diagrama de destilación y corroboramos que se utilizaban técnicas similares sólo que éstas se usan para otros fines, entonces agregué un poco más de información, encontré un diagrama que agregue en los anexos con fines ilustrativos Anexo 1.
También tuve la oportunidad de pasar a la feria regional, por tanto para esta ocasión logré conseguir agua de mar como tal, a fin de purificarla y estar completamente seguro de que el proceso funciona adecuadamente.
Metodología
Planteamiento del problema, de acuerdo a una inquietud personal, como lo es la escasez de agua pura.
Investigación del problema planteado.
Hipótesis a partir de una posible solución a futuro.
Conocimiento del problema.
Realización del modelo de purificador.
Análisis de resultados
Discusión y análisis
1. Al intentar crear un purificador usando el calor del sol, para utilizar energía limpia en el proceso, se tuvo el gran problema de la falta del mismo debido a problemas de clima.
2. Con el fin de poder llevar a cabo el proyecto, se varía la fuente de calor, cambiándola por un disco de cocina.
a. Al tener la temperatura adecuada para la evaporación del agua, se presentó el problema de pérdida de vapor hacia el ambiente, lo que no permitía tener un producto final estable.
b. Se analizan los problemas y se cambian los recipientes usados en la primera prueba, sustituyéndolos por una olla de presión, una manguera y otro recipiente, la pérdida se redujo pero no se logró eliminar del todo, hasta la siguiente mejora.
3. Se implementa un enfriador (radiador) de vapor para que éste se enfríe dentro de la manguera y salga en forma de agua para evitar las pérdidas.
a. Se debió hacer varias pruebas para determinar cuantas vueltas requería el vapor para enfriarse.
Conclusión
Hasta el momento me siento muy a gusto con el proyecto puesto que me ha ayudado a entender mejor lo difícil que resulta purificar agua, que debemos proteger las aguas de contaminación, que el proceso de evaporación es el más cómodo para ser realizado en pequeñas escalas, que existen varios procesos mas para purificar el agua, aprendí lo que es osmosis del agua, como crear un radiador para enfriar el agua, que el proceso de purificación tiene consecuencias como por ejemplo, los productos residuales del proceso de purificación, entre otros.
Recomendaciones
A pesar de la identificación de algunos procedimientos que se pueden realizar con el fin de purificar el agua de mar, es importante el hacer conciencia a nivel general de la importancia de cuidar y ahorrar el agua que hoy tenemos, para evitar así su escasez.
Es muy importante contar con la ayuda y apoyo de nuestros padres pues tenemos que interactuar con calor muy fuerte a la hora de probar el proyecto.
La realización de éste proyecto a pesar de dar resultados positivos, no da una solución estable para la purificación del agua, esto debido a la cantidad de energía requerida para este fin, siendo el calor una de las partes más importantes para este proceso.
Bibliografía (citada)
Programa Nacional de Ferias de Ciencia y Tecnología (2007) Elaboración y Uso de Referencias Bibliográficas:
Consideraciones Generales e Introducción al formato APA
Pontes Miguel, (2008). La composición del agua de mar extraído en julio del 2008 de
U.S. National Library of Medicine ,( 2010 ). Alcalosis, extraído en Julio 2008 http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/001183.htm
Terran Mary (2005), Técnicas de separación de mezclas extraído en Julio 2008 de http://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtml
Anexos
Anexo 1
Diagrama de proyecto a realizar. Tenemos una fuente de calor, un recipiente donde se evaporará la sustancia que queremos eliminar, un paso donde enfriaremos el gas evaporado y un recipiente donde recolectamos el producto destilado.
Anexo2
Primer modelo utilizado en la cocina, el recipiente del centro contenía agua a purificar, se intentaba que el agua pura cayera en el recipiente mas grande a través de la tapa que cubría ambos.
Anexo 3
Olla de presión utilizada en el segundo intento de recobrar el vapor de agua, esta vez pasando por una manguera.
Anexo 4
Segunda prueba, esta vez basada en la olla de presión y un recipiente adjunto que recoge el agua purificada.
Anexo 4.1
Aquí se observa como ya comenzamos a tener gotas de agua purificada, sin embargo el vapor escapaba en gran parte hacia el ambiente.
Anexo 5
Aquí se observa como la sal a quedado en el recipiente original, y no ha pasado al recipiente de producto final (agua desalinizada).
Anexo 6
Implementación del enfriador de vapor en la manguera para obtener menos pérdida de producto final.
Anexo 6.1
Radiador utilizado en la prueba final, éste arrollado de manguera dentro de agua a temperatura ambiente, logró controlar las pérdidas de vapor que tenía, convirtiendo el vapor en agua nuevamente, solo que ahora sin sustancias ajenas a ella. Se observa como ya hay medio vaso de producto final recolectado.
Anexo 7
Prueba final del proyecto, utilizando una plantilla eléctrica y el radiador implementado con mayor cantidad de manguera dentro.
Agradecimientos
Quiero agradecerle a Dios por permitirme tener gente a mí alrededor que me ayuda y me apoya, además de darme todas las bendiciones que tengo a mí alrededor.
Además quiero agradecerle a mi papá, mamá y a mi Tío Max, por ayudarme, guiarme y acompañarme en la realización de este proyecto.
Autor:
Steve Alberto Rodríguez Araya
Tutor: Steve Rodríguez Céspedes
Año 2010
PROGRAMA NACIONAL DE FERIAS DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA COSTA RICA
Ferias de Ciencia y Tecnología.
Dirección Regional de Puriscal.
Circuito Escolar 01
Institución
Escuela Darío Flores Hernández
3°/B
Categoría: Demostración
Ciencias Ambientales
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