Desarrollan prototipo desalinizador con energía de las olas
Por Amelia Gutiérrez Solís
Manzanillo, Colima. 4 de octubre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- En la Universidad de Colima (Ucol) llevan a cabo el proyecto de investigación Desarrollo de un desalinizador de agua de mar mediante ósmosis inversa activado por el movimiento del oleaje como alternativa para mitigar el problema de suministro de agua limpia en regiones costeras.
El doctor en oceanografía física por el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), Manuel Gerardo Verduzco Zapata, señaló que esta investigación se inscribió en la convocatoria de Problemas Nacionales del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) en la modalidad de Joven Investigador, siendo aprobada con recursos por el orden de un millón 500 mil pesos.
El candidato en el Sistema Nacional de Investigadores (SNI) y profesor investigador de la Facultad de Ciencias Marinas de la Ucol dijo que el objetivo general es desarrollar un prototipo desalinizador de agua de mar que funcione con el movimiento del oleaje, para ayudar a suministrar agua limpia para el consumo humano en poblaciones aisladas o comunidades de escasos recursos en zonas costeras.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Cómo surge esta investigación?
Manuel Gerardo Verduzco Zapata (MGVZ): Nace de la necesidad que tiene México y el mundo porque se está acabando el agua limpia y cada vez hay una menor cantidad de este recurso; los pozos cada vez tienen que ser más profundos debido a que se están acabando los pozos superficiales o se están contaminando.
Esta situación lleva un gasto de energía y cada vez es más difícil llevar el agua a las personas que la necesitan, por eso como una alternativa lo que se ha propuesto es obtener el agua de mar, pero como está salada, hay que tratarla para quitarle esas sales y que pueda ser potable, lo que se realiza por medio de plantas potabilizadoras que pueden ser gigantescas y estar colocadas en tierra y lo que hacen es mediante ósmosis inversa le eliminan las sales para convertirla en agua potable.
Convertidores de energía del oleaje
Sin embargo, una desventaja de estas plantas es que consumen una gran cantidad de energía y solo pueden suministrar agua a las ciudades que cuentan con infraestructura hidráulica. Como alternativa para los sitios en comunidades costeras aisladas y con falta de red de agua potable, o incluso para regiones afectadas por desastres naturales, es posible diseñar dispositivos convertidores de energía del oleaje (CEO) que, en vez de generar electricidad, su función sea desalinizar el agua de mar para su aprovechamiento humano.
Este tipo de tecnología aún se encuentra en desarrollo y en este proyecto se plantea el diseño y construcción de un sistema desalinizador acoplado con el dispositivo convertidor de energía del oleaje (SD-CEO) a escala que aprovecha el movimiento orbital de las olas para funcionar, lo que lo convierte en una opción sustentable para aprovechar los recursos del océano.
El dispositivo, que es en una escala mucho menor a una planta potabilizadora, se podrá transportar y colocar fácilmente en el agua y no utilizará energía eléctrica para el sistema de bombeo, sino la energía cinética del oleaje, es decir, el movimiento de las olas para provocar el bombeo que lleve esa agua a través de los filtros produciendo la ósmosis inversa.
AIC: ¿En qué etapa se encuentra este proyecto de investigación?
MGVZ: Está en la etapa de firma de convenios y en menos de dos meses ya debe estar arrancando este proyecto, que tiene una duración de dos años.
AIC: Además de la Ucol, ¿participan otras instituciones?
MGVZ: Trabajo con una empresa americana llamada Eco H2O Innovation porque tenemos intereses comunes, ya que ellos también están desarrollando un prototipo desalinizador, por ello les propuse trabajar coordinadamente para crear un prototipo funcional para las costas del Pacífico mexicano. La Ucol se va a encargar del desarrollo del sistema de bombeo y vamos a proponer diferentes tipos de boyas para hacer varias pruebas. Y la empresa se va a encargar del sistema que va a desalinizar. Además vamos a estar en contacto con el CICESE, la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).
AIC: ¿Cómo va el avance del prototipo?
MGVZ: Tenemos unos prototipos muy generales. Con uno de ellos sí se logró generar agua potable, pero se desconoce su eficiencia con diferentes tipos de olas.
Aunque se cuenta con un diseño avanzado del sistema son necesarios más estudios para llevarlo a un estado operacional. Un desafío es crear una forma de producir un flujo cuasicontinuo de agua que suministre el sistema de ósmosis inversa. Por otro lado, es necesario estudiar su eficiencia bajo distintos escenarios de oleaje con la finalidad de mejorar su desempeño y con ello aumentar sus condiciones de operación, por lo que es indispensable realizar estudios rigurosos en laboratorios con ambientes controlados, como en canales o cuencas de oleaje.
Existen varias propuestas, pero básicamente lo que queremos es que sea diseñado específicamente para aguas mexicanas, para el Pacífico mexicano, en condiciones que nosotros tenemos. Existen prototipos que se utilizan en oleaje muy energético, por ejemplo el Mar del Norte; sin embargo, nosotros no tenemos esas condiciones, tenemos un oleaje con menor energía, por ello vamos a tratar de diseñarlo para las costas de Manzanillo y de Baja California. Esa es la principal diferencia, que será diseñado para aguas mexicanas y funcionará con la energía del movimiento del oleaje.
El prototipo será capaz de suministrar agua potable proveniente del océano de manera sustentable y de forma autónoma, al ser impulsado con el movimiento de olas de distintos estados de mar asociados a las condiciones oceanográficas de las costas del Pacífico mexicano.
El sistema desalinizador consiste en dos subsistemas principales: una bomba de alta presión que usa la energía de las olas y un sistema de ósmosis inversa. El dispositivo que absorbe la energía de las olas corresponde a un CEO puntual, lo que significa que una sola boya captura energía del desplazamiento vertical de cada ola que pasa.
AIC: ¿En qué consisten las pruebas que van a realizar?
MGVZ: Para hacer las pruebas vamos a hacer uso de un modelo hidrodinámico de tres dimensiones, de última generación, que se llama FLOW-3D, que es el software líder mundial para simulación computacional de fluidos, el cual es capaz de darnos información del movimiento de una boya, por ejemplo, y de todo el flujo que exista a su alrededor.
Vamos a proponer tres prototipos y vamos a seleccionar de acuerdo a las pruebas por computadora los que tengan un mejor desempeño. Después construiremos dos prototipos a escala reducida y se probarán en un canal de oleaje de 40 metros de largo que tenemos en la Facultad de Ciencias Marinas. Una vez que podamos validar nuestros resultados por computadora, el prototipo que tenga el mejor desempeño se probará en la UNAM en una alberca de oleaje. La diferencia entre un canal y una alberca de oleaje es que la alberca puede aventar olas con diferentes direcciones de propagación y por eso ya se tiene un efecto más cercano a lo que se encuentra en el mar. Tanto en el canal como en la alberca enviaremos al prototipo olas que correspondan a distintos estados de mar, asociados al Pacífico mexicano.
En el segundo año se construiría el prototipo a escala cuasirreal, el cual se colocaría tentativamente en las costas de Manzanillo para validar los resultados y tratar de obtener, por lo menos, 200 galones de agua al día. Mientras que el prototipo a escala real podría estar por arriba de los 600 u 800 galones por día, considerando que el dispositivo está contemplado para abastecer comunidades aisladas que no tengan la infraestructura necesaria para que llegue el agua potable.
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