Diseño de una planta portátil de desalinización por electrodiálisis para suministrar 20m3/día de agua potable en situaciones de emergencia

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar una solución para enfrentar la escasez o interrupción de los servicios de agua potable, causados por el fenómeno del niño, proporcionando una respuesta rápida, eficiente y autónoma, utilizando energía eólica. La propuesta es suministrar 20 m3/día, para cubrir las necesidades básicas de una población de 2000 personas. El procedimiento utiliza la electrodiálisis inversa, y consta de cinco procesos principales, los cuales son Captación de agua, ablandamiento y desinfección, electrodiálisis, generación eléctrica y finalmente, análisis y tratamiento final. La simulación, toma en consideración el equipo de RALEX EWTU-P20-EDR-30/350-0.8 de MEGA, operando en modo por lotes con una entrada de agua de 1.13m3 y producirá aproximadamente 0.86 m3 por hora. El sistema planteado funcionará con un voltaje de alimentación de 400 VDC, alimentado por energía eólica. Se tomará como parámetros iniciales los obtenidos del análisis del mar del litoral peruano. El algoritmo desarrollado, inicia con la composición química del agua de entrada, siendo balanceada por estequiometria. Se establecerán los valores de intensidad de corriente utilizada para el balance y tanques. Una vez alcanzado el valor de concentración se graficará el resultado y se determinará el valor neto producto de cada ion presente en las sales del agua desalinizada. Finalmente, se puede concluir que la propuesta planteada es efectiva en el modelo matemático, logrando reducir los niveles de sales del agua captada a valores dentro del rango considerado agua potable. Requiriendo un tratamiento final para incrementar electrolitos y minerales necesarios para el consumo humano.

The objective of this research work is to design a solution to face the shortage or interruption of drinking water services caused by the El Niño phenomenon, providing a fast, efficient and autonomous response, using wind energy. The proposal is to supply 20 m3/day, to cover the basic needs of a population of 2000 people. The process uses reverse electrodialysis, and consists of five main processes, which are water collection, softening and disinfection, electrodialysis, electrical generation and finally, analysis and final treatment. The simulation, takes into consideration MEGA's RALEX EWTU-P20-EDR-30/350-0.8 equipment, operating in batch mode with a water input of 1.13m3 and will produce approximately 0.86 m3 per hour. The proposed system will operate with a supply voltage of 400 VDC, powered by wind energy. The initial parameters will be taken as those obtained from the analysis of the Peruvian coastal sea. The developed algorithm starts with the chemical composition of the inlet water, being balanced by stoichiometry. The values of current intensity used for the balance and tanks will be established. Once the concentration value is reached, the result will be plotted and the net product value of each ion present in the salts of the desalinated water will be determined. Finally, it can be concluded that the proposal proposed is effective in the mathematical model, managing to reduce the levels of salts in the collected water to values within the range considered drinking water. Requiring a final treatment to increase electrolytes and minerals necessary for human consumption.