Diseño y construcción de un equipo compacto de desalinización HDH acoplado a un colector PVT

Abstract

En el año 2019, se realizó la inscripción de la patente N°201901906 por parte del equipo de desalinización HDH de la Universidad Técnica Federico Santa María, correspondiente a un Humificador de aire, compuesto por un panel fotovoltaico acoplado a una cámara de humidificación, en donde se aprovecha el calentamiento de un panel PV para calentar aire y humidificarlo de forma simultánea. En este trabajo se adaptó esta idea con la finalidad de comprobar su desempeño, que se le nombro, a lo largo de esta memoria, como Humificador PVT, puesto que consistió en un dispositivo híbrido que permite convertir la radiación solar en energía eléctrica y térmica. La primera etapa consistió en exponer los antecedentes más relevantes de la desalinización HDH, especialmente, de los dos últimos prototipos desarrollados en la Universidad en los años de investigación y desarrollo de este tema, que sirvió de base para el avance de este proyecto. En segundo lugar, se desarrolló el diseño mecánico de un nuevo prototipo de desalinización HDH de pequeña escala, detallando la selección de los equipos necesarios, criterios utilizados y objetivos a lograr con este diseño, dentro de los cuales destacan generar un equipo de fácil instalación y construcción. Finalmente, se realizó la construcción y puesta en marcha del desalinizador, detallando las operaciones y las decisiones tomadas en el proceso, además, de las modificaciones realizadas que no estuvieron previstas en el diseño. Siendo registrados 400 ml de agua pura en dos horas y treinta minutos de funcionamiento, obtenidos el 14 de enero del año 2021. La principal mejora que se podría realizar al prototipo es modificar la configuración del ciclo, siendo la actual configuración del equipo CACW (ciclo de aire y de agua cerrados), el cual se cambiaría a una configuración CAOW (ciclo de aire cerrado y de agua abierto) con la disposición de un estanque más en el sistema., y de esta manera se podría, en un futuro, incrementar la cantidad de destilado al evitar el calentamiento del agua por la recirculación. In 2019, the patent N°201901906 was registered by the HDH desalination team of the Federico Santa María University Technical, corresponding to an air humifier, made up of a photovoltaic panel coupled to a humidification chamber, where the heating of a PV panel is used to heat air and humidify it simultaneously. In this project, the idea was adapted to verify its performance, which is named, throughout this report, as a PVT Humidifier, since it consisted of a hybrid device that allows converting solar radiation into electrical and thermal energy. The first stage consisted in exposing the most relevant antecedents of HDH desalination, especially of the last two prototypes developed at the University in the years of research and development of this topic, which served as the basis for the advancement of this project. Secondly, the Mechanical design of a new small-scale HDH desalination prototype was developed, checking the selection of the necessary equipment, criteria used and goals to achieve with this design, among which the generation of equipment that is easy to install and build stands out. Finally, the construction and start-up of the desalinator, the final operations and the decisions made in the process were carried out, as well as the modifications made that were not planned in the design. Registering 400 ml of pure water in two hours and thirty minutes of operation, obtained on January 14, 2021. The main improvement that can be made to the prototype is to modify the configuration of the cycle, being the current configuration of the equipment CACW (closed air and water cycle), which would be changed to a CAOW configuration (closed air and open water cycle) with the provision of one more pond in the system, and in this way it could, in the future, increase the amount of distillate by avoiding the heating of the water by recirculation.