Diseño de un desalinizador solar para suministrar con agua potable a punta Balarezo – playa Cherrepe

Abstract

El proyecto de investigación aborda el problema de carencia de agua potable que viene atravesando Punta Balarezo, balneario situado en la localidad de Chérrepe, en el departamento de La Libertad. De donde se formula el siguiente problema ¿Es posible suministrar con agua potable a Punta Balarezo – Playa Cherrepe, mediante un desalinizador solar?, con lo que se plantea el siguiente objetivo general Diseñar un desalinizador solar para suministrar con agua potable a Punta Balarezo – Playa Chérrepe, con los siguientes objetivos específicos: • Describir el contexto de la problemática del suministro de agua potable para el balneario Punta Balarezo – Playa Chérrepe, Determinar las soluciones de desalinización solar más adecuada para los requerimientos del balneario Punta Balarezo, Modelar y determinar el concepto tecnológico del desalinizador solar, de acuerdo con un conjunto de criterio de ingeniería, Caracterizar el sistema de desalinización solar diseñado por cada uno de sus componentes para su construcción futura, Evaluar el desempeño del sistema de desalinización solar y determinar las variables de operación óptimas. La presente investigación del tipo Aplicada y el diseño es no experimental. Las conclusiones a que se llegó son: La problemática del suministro de agua potable para el balneario Punta Balarezo – Playa Cherrepe, la cual se encuentra a una considerable distancia de 23 kilómetros de la ciudad capital del distrito de Pueblo Nuevo. Para llegar a este atractivo lugar, se puede tardar aproximadamente 48 minutos en automóvil, tomando la dirección hacia el noroeste, cuenta con 30 habitantes, siendo su requerimiento de agua potable de 300 litros/día. La desalinización solar es la opción más adecuada para los requerimientos del balneario Punta Balarezo, debido a que su fabricación puede llevarse a cabo utilizando materiales de construcción que están fácilmente disponibles en el entorno

7 local, lo que reduce costos y favorece la sostenibilidad, En contraposición, la planta de ósmosis inversa presenta una instalación bastante sencilla, que requiere un tiempo de puesta en marcha aproximado de un año debido a su innovador diseño modular. Como resultado de la caracterización del sistema de desalinización solar diseñado por cada uno de sus componentes para su construcción futura, se obtuvo que debido a que es necesario que la producción diaria supere los 290 litros, se determina que el caudal de agua debe ser mayor a 0,048 m3/s. Para lograr alcanzar este volumen de flujo específico, se ha optado por seleccionar el equipo GAST R5325-2, al diámetro externo del tubo será de 1⁄2”, además de una bomba específica marca TACO, como la modelo 009, además se empleará un Deshumidificador compuesto por una espiral de cobre de una longitud de 6 m, con un diámetro de tubería de 3/8”, con ventilador de circulación GASTR5325. Asimismo el Humidificador será de material CF 1200 MA de 0,43,x,0,43 x1,5 m. Y finalmente se requerirá 06 colectores solares Chromagen, y 09 paneles Policristalino Canadian CS6X de 310 Wp. La utilización de un enfoque de modelamiento que se basa en la aplicación de criterios termodinámicos, así como en el análisis de costo-efectividad y en la consideración de la apropiación tecnológica, ha permitido realizar una evaluación exhaustiva que resultó en la selección de la tecnología de Humidificación – Deshumidificación. Esta elección se considera la opción más adecuada para abordar y resolver de manera efectiva el problema relacionado con el suministro de agua en el balneario de Punta Balarezo. Con el objetivo de llevar a cabo una caracterización detallada del sistema de desalinización solar que ha sido diseñado, se consideraron diversos indicadores clave que ayudan a evaluar su desempeño. Entre estos indicadores se encuentran la Tasa de Ganancia Productiva, la Tasa de Recuperación y el Costo Nivelado de Agua. Este análisis

8 exhaustivo permitió concluir que la solución propuesta no solo es viable, sino que también se adapta adecuadamente a los requisitos específicos de ofrecer un costo reducido, requerir un mantenimiento mínimo y tener la capacidad necesaria para suministrar agua potable de forma sostenible a una comunidad que está formada por aproximadamente 30 personas.

The research project addresses the problem of lack of drinking water that Punta Balarezo, a resort located in the town of Chérrepe, in the department of La Libertad, has been experiencing. From which the following problem is formulated: Is it possible to supply drinking water to Punta Balarezo - Playa Cherrepe, using a solar desalination plant? , with which the following general objective is posed: Design a solar desalination plant to supply drinking water to Punta Balarezo - Playa Chérrepe, with the following specific objectives: Describe the context of the problem of drinking water supply for the Punta Balarezo - Playa Chérrepe resort, Determine the most appropriate solar desalination solutions for the requirements of the Punta Balarezo resort, Model and determine the technological concept of the solar desalination plant, according to a set of engineering criteria, Characterize the solar desalination system designed by each of its components for its future construction, Evaluate the performance of the solar desalination system and determine the optimal operating variables. This research is of an applied nature and has a non-experimental design. The conclusions reached are: The drinking water supply problem for the Punta Balarezo - Playa Cherrepe resort, located a considerable distance of 23 kilometers from the capital city of the Pueblo Nuevo district. Reaching this attractive location takes approximately 48 minutes by car, heading northwest. It has a population of 30, with a drinking water requirement of 300 liters/day. Solar desalination is the most appropriate option for the requirements of the Punta Balarezo resort because its construction can be carried out using construction materials that are readily available locally, which reduces costs and promotes sustainability. In contrast, the reverse osmosis plant is a fairly simple installation, requiring a commissioning time

10 of approximately one year due to its innovative modular design. As a result of the characterization of the solar desalination system designed by each of its components for its future construction, it was obtained that because it is necessary for the daily production to exceed 290 liters, it is determined that the water flow must be greater than 0.048 m3 / s. To achieve this specific flow volume, it has been decided to select the GAST R5325-2 equipment, the external diameter of the tube will be 1⁄2 ", in addition to a specific TACO brand pump, such as model 009, in addition, a Dehumidifier composed of a copper spiral with a length of 6 m, with a pipe diameter of 3/8 ", with a GAST5325 circulation fan will be used. Likewise, the Humidifier will be made of CF 1200 MA material measuring 0.43 x 0.43 x 1.5 m. And finally, 06 Chromagen solar collectors and 09 Canadian CS6X 310 Wp polycrystalline panels will be required. The use of a modeling approach based on the application of thermodynamic criteria, as well as cost-effectiveness analysis and consideration of technological appropriation, has allowed for a thorough evaluation that resulted in the selection of the Humidification-Dehumidification technology. This choice is considered the most appropriate option to effectively address and solve the problem related to water supply in the Punta Balarezo resort. In order to carry out a detailed characterization of the designed solar desalination system, several key indicators were considered to help evaluate its performance. These indicators include the Productive Gain Rate, the Recovery Rate, and the Levelized Cost of Water. This thorough analysis allowed us to conclude that the proposed solution is not only viable but also adequately adapted to the specific requirements of offering a reduced cost, requiring minimal maintenance, and having the necessary capacity to sustainably supply drinking water to a community of approximately 30 people.