Agua destilada - Colegio de Ingenieros Especialistas de Córdoba

Curso de actualización sobre
FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA Y EFICIENCIA
ENERGETICA
Universidad de Córdoba
Colegio de Ingenieros Especialistas de Córdoba
República Argentina
Octubre 13, 14 y 15 del 2009
Profesor Sergio D. Corp Linares
Grupo de Energías Renovables. CUBAENERGÍA
Delegación CUBASOLAR-Habana
sergio@cubaenergia.cu
537-209 6691 y 537-2062067
Presentar una manera de introducir las
tecnologías energéticas renovables de forma
conjunta
valorando
sus
aristas
científicotécnica, educativas, socioculturales
e integradora de las fuentes renovables
El modulo solar para
laboratorios de biotecnología
vegetal
Contenidos:
Concepción del modulo solar
El diagnostico energético como paso
preliminar
La construcción del equipamiento o la
adquisición de equipos comerciales.
Introducción
Aspectos generales
Las tecnologías energéticas
renovables
Destilador Calentador de
agua
Secador
Cámara de clima
controlado
El equipamiento existente en la actualidad en
centros de investigaciones , laboratorios clínicos,
de genética y de centros de elaboración de
productos cárnicos utilizan portadores energéticos
de procedencia fósil.
Primer contenido
Concepción del
módulo solar
Concepción del módulo
solar
El secado de productos y
cristalerías , el calentamiento
de agua caliente y la obtención
de agua destilada son prácticas
conjuntas que se requieren
para el funcionamiento de:
 Laboratorios clínicos
 Laboratorios de análisis químico, físico
y microbiológico de las aguas
 Laboratorios de centro de investigaciones
biotecnológicas
Concepción del módulo
solar
Destilador eléctrico
GFL-2001/4
Los equipos
convencionales
utilizados para el
secado y la obtención
de agua destilada son
costosos y utilizan
resistencias eléctricas
Estufa eléctrica
Servicios energéticos
Tienen la particularidad que se solicitan de forma
muy específica con la finalidad de solucionar los
problemas energéticos presentados en una actividad
particular de una organización
Se citan:
• El servicio de agua caliente sanitaria en un hotel
• Servicio de climatización y refrigeración de una
procesadora de productos alimenticios
El módulo solar está concebido para solucionar
de forma conjunta diferentes problemas
energéticos presentados en una organización
Concepción del módulo
solar
Una vez que es solicitado un servicio energético los
especialistas que participan en el mismo proceden a
evaluar fundamentalmente solo la actividad que
van a modificar en la organización
Antes de proponer un módulo solar se comienza
realizando una evaluación integral de las
diferentes actividades propuestas a
modificaciones según un modelo de gestión
energética integral
El resultado alcanzado
Módulo de equipos térmicos solares compuesto por un
destilador, un secador y un calentador solar para
sustituir el equipamiento existente en el laboratorio de
biotecnología vegetal del INCA.
•Destilador eléctrico
GFL-2001/4
•Estufa eléctrica
•No tiene sistema
de calentamiento de
agua
•Destilador solar 4- 5
litros/día
• Secador solar
2 m3
•Calentador solar
121 L
Instituto Nacional de Ciencias
Agropecuarias
Laboratorio de genética
Micropropagación de plantas con interés
agrícola y ornamental dentro de las que se
incluyen papa, plátano, piña, orquídeas,
anturio, claveles, gladiolos y violetas.
Mejoramiento genético por métodos
biotecnológicos de tomate, arroz, papa y
plátano.
Conservación in vitro de la papa.
Instituto Nacional de Ciencias
Agropecuarias
Laboratorio de Genética
Para realizar dichas actividades en el
laboratorio utilizan:
Destilador
eléctrico
GFL-2001/4
Un destilador, una estufa y un esterilizador
todos con resistencias eléctricas.
En calidad de cámara de clima, se emplean
tres locales que solo emplean iluminación
artificial procedente de tubos
fluorescentes de 20 y 40 watt y para lograr
la temperatura de trabajo se apoyan en
sistemas de climatización individuales de
ventana
Principales tareas realizadas




Se diseñó y construyó un destilador y un
secador solar
Se evaluó preliminarmente dicha tecnología
Se validó el agua destilada. Se establece
colaboración con el CIDEM.
Se confeccionaron los manuales de
explotación y mantenimiento del secador y el
destilador.
Agua destilada




Destilación solar.
Método económico
Sostenible y ecológico
El agua destilada cumple
requerimientos de calidad
No necesita agua para
la condensación
Destilador solar de bandejas
Sistemas fotovoltaicos(2006)
Su sencillez y fácil operación lo convierten en una
solución apropiada
Agua destilada solar





Actividades
Diseño del destilador
solar
Proyección del destilador
Construcción del
destilador. Materiales
empleados.
Validación del agua
destilada.
Manual de explotación del
destilador.
Diseño del destilador solar
Método empleado

Para diseñar el destilador se empleó una
metodología de cálculo térmico geométrico
programada en EXCEL y se tuvieron en
cuenta importantes criterios de diseño
basados en la experiencia de mas de 15 años
y comprobados en la práctica
Diferentes diseños
Principales criterios de diseño


Destiladores de poceta de una sola agua
ángulo de inclinación del vidrio entre 15 y 30
grados respecto a la horizontal
Destiladores de caseta de dos aguas los
vidrios deben ubicarse con un ángulo entre
20 y 25 grados respecto a la horizontal.
Principales criterios de
diseño



Longitud máxima del vidrio en el sentido en
el que corre el condensado 2 cm/grado de
inclinación
Altura del agua a destilar en la bandeja 15
mm cuando se va a destilar agua potable y
30 mm si es agua de mar.
En el recolector de destilado debe
emplearse acero inoxidable,pvc,vidrio y debe
inclinarse entre 1 y 2 grados. En equipos
largos se recomiendo hacer salidas de agua
destilada cada 1,6 metros.
Resultados del diseño
Identificación
Cobertura de vidrio
Parámetro
Longitud 1,7m
Ancho 0,6 m
Cuerpo del destilador
Altura trasera 0,38 m
Altura delantera 0,08m
Ancho de la base 0,52m
Cálculo térmico
Identificación
Pérdidas a través de
la cobertura de
vidrio
Valor
2
Radiantes 166.8 W/m K
2
Convectivas 171.9 W/m K
Pérdidas a través de
las paredes del
destilador
2
Radiantes 137.3 W/m K
2
Convectivas 114.6 W/m K
Proyección del destilador


Se llevó a cabo utilizando AutoCad
Se construyó una pequeña maqueta a
partir de la idea inicial y teniendo en
cuenta los posibles materiales de
construcción.
Construcción del destilador.
Materiales empleados




Se realizó en Emprotur S.A Astilleros
A partir de los moldes se construyó el
cuerpo del equipo con fibra de vidrio y
resina epóxica.
Los vidrios se cortaron y montaron en
Cubaenergia.
La hermeticidad del equipo se logró
con el sellante sikaflex.
Destilador de 0,8 litros
Materiales empleados



Capacidad de 0,8
litros /día
Se construyó en los
talleres del CIES
Cuerpo de polietileno y
cobertura de vidrio
CIES
Destiladores instalados en el
INCA
Destilador de 4 litros
Destilador de 0,8 litros
Validación del agua
destilada



Se contrataron los servicios del Centro
de Investigación y Desarrollo de
Medicamentos, CIDEM.
Se validó el agua obtenida en el
destilador solar de 0.8 L/día
(prototipo) instalado en el INCA.
Se realizó la validación del agua del
destilador del destilador de 4 L/d
Metodología empleada


Análisis microbiológicos. La metodología
utilizada se describe en la Norma USP26 (2005) del Formulario Nacional de la
Farmacopea de los Estados Unidos.
Análisis físico-químicos se emplea la
metodología descrita en la Norma USP23 (año 1995)
Análisis microbiológico del
agua destilada solar



Se analizaron dos muestras
Ausencia de microorganismos
patógenos
Se comprobó la existencia de Bacilos
Gram(+) género Bacillus y Bacilos
Gram(-) género Pseudomona P.
pútida pero no son patógenos
Análisis microbiológico del
agua potable

Contiene Bacilos Gram(-) género
Escherichia(E. coli) que es una
bacteria muy dañína para el hombre.
Criterios comprobados


La desinfección con radiación solar se
puede aplicar efectivamente si hay
disponible una intensidad de por lo
menos 500 W/m2 durante 5 horas, lo cual
en nuestras condiciones climáticas es un
hecho
La componente de la radiación solar
involucrada en la destrucción microbiana
es la componente UV-A (320 - 400 nm) y
parte del azul y el violeta del espectro
visible
Análisis físico-químico



Se analizaron tres muestras.
Cumple los parámetros de calidad,
aunque algunas mediciones dan fuera
del rango.
Las muestras presentan partículas
mecánicas (negras y blancas)
Conclusiones parciales


Desde el punto de vista microbiológico los
destiladores realizan la desinfección del
agua, lo cual da la posibilidad de uso en
otras esferas.
Según las normas USP-23, USP-24 y
USP-26 los destiladores cumplen con los
parámetros de calidad requerida para uso
farmacéutico.
Conclusiones parciales

Según los valores de conductividad
medidos, el agua destilada, es apta
para los estudios de biotecnología
vegetal realizados en el INCA (se
emitió un aval del INCA).
Manual de explotación del
destilador






Datos técnicos.
Esquemas con los componentes
Instalación y puesta a punto
Operación y almacenamiento del agua
destilada.
Instrucciones para el mantenimiento
Principales problemas que se pueden
presentar.
Secador Solar

El dimensionado de la instalación se
llevó a cabo teniendo en cuenta la
metodología descrita en la conferencia
anterior
Programación de la metodología
Secadores construidos para el
INCA
Secador de 2 m3
de capacidad
Secador tipo estufa de
pequeña capacidad
Evaluación del secador
solar
Materiales
Poliuretano enchapado
Cobertura Policarbonato
Control térmico
operacional
Temperatura de trabajo:
50oC
Prototipo secador solar
Calentador solar
El agua caliente es el
medio idóneo para
limpiar y desincrustar
frascos y utensilios.
Impacto científico


Concepción novedosa al permitir la
introducción de un grupo de equipos de
tecnología renovable en una misma
instalación, propiciando la generalización de
las FER.
Se integran las energías renovables al
sector de la biotecnología vegetal por
primera vez introduciendo un secador,
un destilador y un calentador solar en el
laboratorio de genética.
Impacto científico


El método de cálculo Térmico Geométrico
empleado en el diseño del secador solar
se basa en un modelo matemático que
permite optimizar las dimensiones del
equipo y emplea la mezcla y recirculación
de aire para el control térmico
operacional.
Se emplean métodos actualizados de
proyección de las instalaciones debido al
empleo de autocad
Impacto científico


Se brindan criterios para diseñar
destiladores solares basados en la
acumulación de años de experiencia.
Se utilizaron métodos científicos para
evaluación del agua destilada en el
laboratorio del CIDEM y los avales
presentados por los laboratorios químico y
bacteriológico lo demuestran.
Impacto científico

La evaluación de la temperatura de trabajo
en el secador y la calidad del agua destilada
reportada por la validación demuestran que
la tecnología renovable propuesta es factible
para asegurar el trabajo del laboratorio de
genética del INCA.
Impacto científico

Resultado Científico técnico destacado
a nivel de centro. “Diseño de equipos
térmicos solares para laboratorios.
Secador y destilador solar” por su
aporte científico en el año 2006.
APORTES METODOLÓGICOS

Metodología de cálculo para diseño de secadores
solares. Se realizó un software donde se implementa la
misma.

Metodología de diseño de destiladores solares.
Manual de explotación del destilador y del secador.

Publicaciones científicas



Método gráfico para el diseño de secadores
solares. Revista científica electrónica Eco
Solar. N° 3 Enero –marzo del 2003.
Análisis de la carga térmica de los
Veraneros. Revista científica electrónica Eco
Solar. N° 8 del 2004.
Metodología de cálculo para la
determinación del impacto integral de
colectores solares. Revista ASADES Volumen
15. pp 53-57. 2004.
Aporte que representa para el
INCA


Disminución del consumo de energía
eléctrica.
La calidad del agua destilada obtenida
con el destilador solar así como la
obtención de un frasco seco y limpio
en el secador solar, elevan la
confiabilidad del trabajo del laboratorio
de genética y a su vez el prestigio del
centro.
Aporte que representa para el INCA


Disminución del consumo de energía
eléctrica.
Se incrementa la eficiencia en las
operaciones del laboratorio ya que no
depende de la red eléctrica
Aporte económico

Ahorro debido a la sustitución de la
tecnología convencional por la
renovable


Disminución del consumo de energía
eléctrica 9 600 kWh/año
Trabajos futuros
Cámara de clima
controlado
Cultivo de bioplantas
Cámara de clima controlado
con energía solar . Veranero
Patente cubana
Interior de la cámara
Filtro óptico líquido
Instituto de Biotecnología de las Plantas de Villa
Clara(2005)
La Gestión Energética Integral
La tarea central es el estudio de la organización que
se evalúa y la identificación de los problemas
energéticos principales
Gestión del conocimiento
Que cambiar
Sistematización
Sistematización
Evaluación
Evaluación
Acercamiento
Acercamiento
Diagnóstico
Diagnóstico
Estado
actual
¿Como cambiar?
Planear y ejecutar
Estado
deseado
Conclusiones


El módulo solar asegura el trabajo de un
laboratorio de genética del sector de
biotecnología vegetal en diferentes
condiciones.
Existen materiales de construcción en el
mercado nacional que posibilitan la
sustentabilidad del equipamiento
Conclusiones


El impacto científico, social y económico y el
valor metodológico del trabajo justifican la
generalización de este proyecto a otras
fábricas de biotecnología vegetal.
El grupo de energía renovable ha
incrementado los conocimientos y
preparación para la introducción de los
equipos térmicos solares en diferentes
sectores de la economía
“Conectados a las fuentes renovables de energía
garantizaremos un futuro justo, sostenible y solidario”
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