CONSTRUCCIÓN, INSTRUMENTACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE DESTILADOR HDH CON COLECCIÓN DE ENERGÍA RESIDUAL DE CELDA PV

Abstract

No es ningún secreto que el clima está cambiando, y con él el acceso seguro a agua potable. En este sentido existen dos desafíos; ser capaces de producir energía con el menor impacto posible en el medio ambiente y ser capaces de recurrir a nuevas fuentes de agua de manera sustentable. Ahora cabe preguntarse: ¿Y si la solución a estos dos desafíos viniera de la misma fuente energética? Durante los últimos años el Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Técnica Federico Santa María ha desarrollado un estudio integral del modelamiento y construcción de plantas de desalinización de agua que utilicen energía solar. Estos esfuerzos comenzaron el año 2017 con el trabajo de modelamiento computacional de un sistema de desalinización HDH, (Hernandez, 2017), y siguieron con la memoria de título de Reyes, la cual consistió en la construcción de una planta desalinizadora por método HDH en Viña del mar (Reyes, 2017). A ellos le siguieron muchos más. Algunos se abocaron en la simulación de diferentes condiciones de funcionamiento (Rodríguez, 2019), otros se concentraron en el mejoramiento de las condiciones operacionales de la planta existente (Aburto, 2018). En el año 2019 se comenzó una nueva arista en el estudio de la destilación de agua, cuando se decidió patentar un prototipo de desalinizador HDH que utilizara energía solar residual de celdas fotovoltaicas en lugar de un colector termosolar. Jahn, comenzó a trabajar en la simulación de tal sistema (Jahn, 2020), seguida de Droguett, quien diseñó y construyó este nuevo prototipo en Santiago, llegando a obtener 400 mililitros de agua destilada en un día (Droguett, 2021). El presente trabajo sigue la línea de investigación creada por ellos y tiene en la mira la solución de la misma problemática: los escases hídrica y su solución sustentable. Para lograrlo se estudiará el estado del arte de la desalinización HDH y su funcionamiento. A continuación se expondrá el proceso de construcción de una planta nueva, basada en el modelo diseñado por Droguett y se comentarán los desafíos de la puesta en marcha y todas las decisiones tomadas durante la implementación. Luego se describirán los equipos adquiridos para instrumentar el prototipo, incluyendo protocolos de calibración y la programación del registrador de datos. Por último se aplicarán mejoras al diseño original, se propondrá una matriz de datos y se analizará brevemente

It is not a secret that the climate is changing, and with it the safe access to drinking water. Because of that we face two challenges: to be able to produce energy with the least possible climate impact and to be able to use new sources of water in a sustainable way. Now it is worth to ask: What if the solution to these two challenges came from the same energy source? In recent years, the Renewable Energy Laboratory of the Universidad Técnica Federico Santa María has developed a full work in the study, modeling and construction of water desalination plants that use solar energy. Everything started in 2017, with the computational modeling of an HDH desalination system, (Hernandez, 2017), followed by the Reyes grade thesis, which consisted in the construction of a desalination plant by the HDH method in Viña del Mar (Reyes, 2017). Many more followed. Some of them focused on the simulation of different operating conditions (Rodríguez, 2019), others focused on improving the operating conditions of the existing plant (Aburto, 2018). In 2019, a new edge began in the study of water distillation, when it was decided to patent a HDH desalinator prototype that uses residual solar energy from photovoltaic cells instead of a thermosolar collector. Jahn began to work on the simulation of such a system (Jahn, 2020), followed by Droguett, who designed and built this new prototype in Santiago, obtaining 400 milliliters of distilled water in one day (Droguett, 2021). The present work is based on their research and pursuits to solve the same problem: lack of water and their sustainable solution. To achieve this, the state of the art of HDH desalination and its operation will be studied. Next, the construction process of a new plant will be detailed based on the model designed by Droguett. All the challenges and decisions taken during the implementation will be stated. Then the acquired equipment to build the prototype will be described, including the calibration protocols and the datalogger programming. Finally, improvements will be applied to the original design, a data matrix will be proposed, and it will be briefly analyzed