DESTILADOR CASERO PARA AGUAS RESIDUALES PRE-PROYECTO
LUIS CASTRO PADILLA JEFFESON DE AVILA AVILA JESSICA GUTIERREZ LAURA PALOMINO Prof. JUAN CARLOS CARRASCAL
UNIVERSIDAD DE LA COSTA COSTA CUC FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA INORGANICA I 2.015 PLANTEAMIENTO DEL PROLEMA
El agua dulce es un recurso escaso, así 97,5 % del agua del planeta es salada y el agua dulce es el 2,5 % restante, y en gran medida no utilizable, ya que 70 % se encuentra congelada en los casquetes de la Antártida y de roenlandia, y la casi totalidad restante e!iste en "orma de #umedad en los suelos o en zonas "reáticas demasiado pro"undas para ser e!plotadas, como conclusi$n se puede llegar a que apenas % del agua dulce, o sea, solo 0,007 % de toda el agua de la &ierra, es de "ácil acceso' Actualmente el agua es un elemento biol$gico que está contaminado por las crecientes industrias químicas y la propia mano del #ombre y muc#os no saben c$mo en"rentar esta situaci$n' (a mayoría utiliza el cloro el cual es un elemento químico t$!ico por el cual nos preguntamos )*$mo desin"ectar de manera natural el agua sin a"ectar su composici$n+ (a atenci$n por poder meorar el agua, nos #a lle-ado a realizar una serie de in-estigaciones pero, )*$mo podríamos a#$rrala+, )*$mo podemos #acer para reutilizar estas aguas contaminadas desde nuestras casas+, ).u/ otros usos le podemos dar a esta "orma de separaci$n de mezclas en nuestras casas+, el prop$sito de la in-estigaci$n es conocer como los destiladores puri"ican el agua y a la -ez dan otros usos en materia de in-estigaci$n, es por ello que se #a elaborado un proyecto con la "inalidad de crear agua puri"icada a tra-/s de todo un proceso de destilaci$n, donde -eremos tambi/n como "ísicamente se aplica este "en$meno de manera que utilizando una "uente de calor sobre un líquido, en este caso el agua, llega a su punto de ebullici$n con-irti/ndose en -apor y a si a su -ez nue-amente a estado líquido, con una gran di"erencia en este caso, que es la obtenci$n de agua potable apta para el consumo #umano, esto nos lle-ara a poder sacar conclusiones y los obeti-os esperados, siendo estos el meoramiento de la calidad de -ida de todos los seres -i-iente'
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34& 1E E64((* (a de"inici$n "ormal de punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la presi$n de -apor del líquido iguala a la presi$n de -apor del medio en el que se encuentra' *oloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso' (a temperatura de una sustancia o cuerpo depende de la energía cin/tica media de las mol/culas' A temperaturas in"eriores al punto de ebullici$n, s$lo una peque8a "racci$n de las mol/culas en la super"icie tiene energía su"iciente para romper la tensi$n super"icial y escapar' Este incremento de energía constituye un intercambio de calor que da lugar al aumento de la entropía del sistema tendencia al desorden de las partículas que componen su cuerpo:' El punto de ebullici$n depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las "uerzas intermoleculares de esta sustancia' 3ara ello se debe determinar si la sustancia es co-alente polar, co-alente no polar, y determinar el tipo de enlaces dipolo permanente ; dipolo inducido o puentes de #idr$geno:' El punto de ebullici$n no puede ele-arse en "orma inde"inida' *on"orme se aumenta la presi$n, la densidad de la "ase gaseosa aumenta #asta que, "inalmente, se -uel-e indistinguible de la "ase líquida con la que está en equilibrio< /sta es la temperatura crítica, por encima de la cual no e!iste una "ase líquida clara' El #elio tiene el punto normal de ebullici$n más bao =2>?,9 @*: de los correspondientes a cualquier sustancia, y el carburo de tungsteno, uno de los más altos 5555 @*:'
El punto de ebullici$n normal puede ser calculado mediante la "$rmula de *lausius;*lapeyron
donde B es el punto de ebullici$n normal en Cel-in
B es la constante de los gases, ?'D F · C= · mol= B es la presi$n de -apor a la temperatura dada, atm B es la entalpía de -aporizaci$n, FGmol B la temperatura a la que se mide la presi$n de -apor, C B es el logaritmo natural
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(a destilaci$n es la operaci$n de separar, mediante -aporizaci$n y condensaci$n en los di"erentes componentes líquidos, s$lidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, apro-ec#ando los di"erentes puntos de ebullici$n de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullici$n es una propiedad intensi-a de cada sustancia, es decir, no -aría en "unci$n de la masa o el -olumen, aunque sí en "unci$n de la presi$n'
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4na raz$n por la que nuestro proyecto que a"irmamos será un /!ito, es que nos -a a dar -arios bene"icios, uno de los cuales será darnos conocimiento y entendimiento en materia de la obtenci$n de agua destilada apta para el consumo #umano, siendo este el elemento esencial para la -ida de todos los seres en el planeta, igualmente por medio de las in-estigaciones realizadas para la elaboraci$n de este proyecto, nos dará conocimiento acerca de c$mo esto "unciona, como se trans"orma el agua residual en agua apta para el consumo #umano' (o que queremos es poder a tra-/s de este proyecto es a promo-er a los ciudadanos, que con materiales muy "áciles de obtener en la -ida cotidiana se puede crear un instrumento para poder obtener agua de alta calidad, pro-eniente de aguas residuales, imaginemos que en por lo menos un D0% o 0% de los #ogares del mundo reutilizaran el agua, por medio de destiladores caseros, sin importar la en-ergadura, los bene"icios obtenidos serian inmensos como por eemplo el a#orro del agua, recuperaci$n de caudales o "uentes #ídricas, reducci$n de la contaminaci$n en las "uentes de agua y muc#o mas'
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*onocer y e!plicar los "en$menos "ísicos que contribuyen o suceden en el proceso de destilaci$n del agua'
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Lanear la t/cnica de destilaci$n apropiada para la desin"ecci$n del agua a una temperatura indicada' Jecolectar muestras de agua para la comparaci$n' *onstruir un destilador casero que ayude con el "actor social, ya que el precio de destiladores el/ctricos -arían en 50% más' 3romo-er el consumo de agua limpia< porque si pasa al contrario se puede crear en nuestros organismos en"ermedades pat$genas'
LE&1(A *on el principio de nuestro proyecto, queremos destacar que la metodología que se utilizara es la in-estigati-a, la cual desarrollaremos en -aria etapas, encontraremos etapas del proyecto donde la e!perimentaci$n de campo será esencial, re"iri/ndonos puntualmente a la e!periencia que realizaremos en el laboratorio, donde podemos deducir que al recolectar las muestras en este ensayo o e!periencia, nos permitirán llegar a unos resultados los cuales e-aluaremos con respecto a lo analizado te$ricamente, se puede decir que será in-estigati-o en la materia que in-estigamos un #ec#o que sucede, en este caso, un "en$meno "ísico;químico:, para #allar el )3or qu/ sucede+,+debido a que sucede+, )*uáles son las consecuencias+, )*uáles son los actores que inter-ienen+, etc'
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Es una olla con cierre #erm/tico, y tiene numerosas -entaas que la #acen una candidata ideal para este "in, es un artículo "ácil de encontrar, es resistente, no solo mecánicamente, sino tambi/n a la acci$n de los productos químicos' Estas ollas aguantan no solo presi$n, sino tambi/n -acio, en destilaci$n normal no -a a tener que aguantar ni una cosa ni la otra, pero si alguien quiere probar con el -acío para baar el punto de ebullici$n del producto a destilar, le adelanto que estas ollas son capaces de aguantar -acios muy altos, tambi/n soporta muy bien la acci$n de los productos cáusticos, tienen una "ácil y rápida apertura y cierre, en la tapa, estas ollas tienen una salida que #ace que conectar la olla con el serpentín sea sumamente "ácil' 2: H4E&E 1E *A(J' 1e entre todas las opciones posibles, elio la de una cocinilla el/ctrica' (o considero más seguro por no utilizar llama' Aunque el -ino, los licores, etc con su alco#ol no se consideran sustancias in"lamables, el destilado si lo puede ser pues su concentraci$n de alco#ol es muc#o más alta, es c$modo y limpio, no necesitamos utilizar otros combustibles, y no #ay que preocuparse por el costo que nos -a a suponer la electricidad, pues #ay que tener en cuenta que no "unciona de manera continua El termostato conecta y desconecta para mantener la temperatura deseada, y cuando el termostato desconecta, el consumo es cero' D: EJ3E&K (a "unci$n del serpentín es con-ertir en líquido el -apor del producto que se está destilando al producir su condensaci$n, no tiene la típica "orma de espiral a la que tan acostumbrados estamos, es solamente un tubo rectilíneo, eso sí, de metro de largo para posibilitar que a lo largo de su recorrido el -apor se condense' Está #ec#o en cobre, que es prácticamente inatacabable por la mayoría de productos
químicos, es apto para uso alimentario, tambi/n podría #acerse en cobre igualmente apto para uso alimentario:' D: JE*3E&E 1E JE*1A A la salida del serpentín obtenemos ya el producto destilado, a esta salida uniremos mediante una manguera "le!ible yo utilizo manguera de silicona: un recipiente para recolectar dic#o destilado' El tarro de -idrio que -eis es de medio gal$n casi dos litros: y en su tapa #e mecanizado un par de taladros 4no para #acer que entre el producto destilado, y otro para que no se genere ni -acio ni presi$n en su interior, pues dic#a presi$n o -acío #aría que el destilador se comporte de manera inesperada' : &ELA 1E JEHJEJA*M i no re"rigeramos el serpentín, /ste se calentará por el -apor que le ingresa desde la olla y pronto deará de eercer su acci$n de en"riar' Entonces, por su salida no obtendremos líquido, sino tambi/n -apor, que escapará a la atm$s"era' 3ara esto, tenemos un recipiente con agua, a la que le #abremos agregado cubitos o un bloque de #ielo' No le pongo una botella de oc#o litros de agua pre-iamente congelada en mi ne-era' 5: 6A1EFA 1E H(&JA* Esta bandea será utilizada para el proceso de "iltraci$n, el cual recibirá el producto resultante de la decantaci$n que se realizara en la primera etapa de proceso'
5: E&A&EJKA' Este destilador se puede montar sobre cualquier soporte, pero a mí me gusta #acerlo en una estantería' En la parte superior, la olla y el #ornillo' En un lateral, suetamos el serpentín en mi montae, con bridas:' Abao del todo, ponemos el recipiente de recogida' En los estantes intermedios podemos poner distintos
elementos #erramientas, distintos lotes que #ayamos destilado, documentaci$n, etc: y así tenerlo todo integrado en una especie de torre' L&AFE
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JE**E&E 1E 1A*A&A* JE*3E&E 1E H(&JA* ((A A 3JE 3AJA (A 1E&(A* &ELA 1E JEHJEJA* * E3JA( &EJJ E *6JE JE*3E&E 1E JE*F1A
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: ponemos primero el agua residual que compuesta con materiales s$lidos y otros ingredientes a decantar por medio de la sedimentaci$n, acá en este proceso separáramos estos materiales en una primera etapa para la obtenci$n del resultado "inal que en este caso es el agua potable' 2: el segundo paso es la separaci$n de la partículas e!tra8as más peque8as por medio del proceso de "iltraci$n, acá obtenemos de nue-o un resultado bastante positi-o y casi listo del agua, el cual se lle-ara despu/s al proceso de destilado' D: 3onemos el producto a destilar en la olla, no con-iene llenar demasiado la olla, pues nos arriesgamos a que el producto se desborde y nos ensucie el serpentín y el "rasco de recogida' : 3onemos en marc#a el dispositi-o para aportar calor' En este caso, el #ornillo el/ctrico' Al principio, para tardar menos tiempo, podemos regularlo en una posici$n alta, pero cuando empecemos a oir el ruido de la e-aporaci$n, debemos baarlo de potencia para e-itar que la ebullici$n sea muy -iolenta y se desborde del contenido por la salida superior Esto tambi/n nos ensuciaría el serpentín y nos ec#aría a perder el lote obligándonos a limpiar y a empezar de nue-o' *omo indicaci$n, dir/ que mi #ornillo tiene una regulaci$n de cero a siete, y en destilaci$n normal lo pongo entre D y , oiremos un silbido característico de que está siendo e-aporado el contenido del interior de la olla, tan pronto como comencemos a oír ese sonido, pondremos en marc#a lo "uncionar el sistema re"rigerador del serpentín' 3or supuesto, el bid$n ya contiene el #ielo necesario para e-itar que el agua se caliente, pronto -eremos como en el "rasco de recogida se empieza a recoger destilado y así estaremos, -igilando el proceso de destilaci$n'
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