Evaluación de tecnologías de desalinización para su aplicación a pequeña escala

Autores/as

  • Emilio Sebastián Scozzina Unterholzner Departamento de Termodinámica y Máquinas Térmicas. Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Nordeste. 
  • Luis Horacio Vera Departamento de Termodinámica y Máquinas Térmicas. Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Nordeste. // Grupo de Energías Renovables. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura, Universidad Nacional del Nordeste.
  • Héctor Guillermo Lorenzo Departamento de Termodinámica y Máquinas Térmicas. Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Nordeste. 
  • Manuel Cáceres Grupo de Energías Renovables. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura, Universidad Nacional del Nordeste. 
  • Andrés Firman Grupo de Energías Renovables. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura, Universidad Nacional del Nordeste. 

DOI:

https://doi.org/10.30972/fac.3427797

Palabras clave:

Desalinización del agua, Energía solar, Humidificación - Deshumidificación

Resumen

La creciente demanda de agua potable ha llevado a explorar alternativas sostenibles y eficientes en el proceso de desalinización. Los métodos convencionales, como la ósmosis inversa, la evaporación multietapa instantánea y desalinización multiples efectos, enfrentan desafíos en la aplicabilidad a pequeña escala, especialmente en áreas rurales con restricciones de acceso a la energía eléctrica. Este artículo se centra en comparar estas tecnologías con el innovador proceso de humidificación-deshumidificación del aire (HDH) para la producción de 100 litros/ hora de agua desalinizada. Se emplearon balances masicos y energéticos para evaluar la eficiencia de cada tecnología, específicamente la cantidad de energía térmica necesaria por volumen de agua desalinizada, y el área de colectores solares necesarias para el proceso. Se consideraron configuraciones de circuito abierto y cerrado con y sin regeneración. Los resultados iniciales revelan que, en una configuración de circuito abierto sin regeneración, el consumo de energía térmica en el proceso HDH es 3,6 y 5,5 veces mayor en comparación con los procesos MSF y MED, respectivamente. En conclusión, a pesar de un mayor consumo de energía térmica, en comparación con las tecnologías MED y RO, el proceso HDH presenta ventajas significativas en términos de costos iniciales y de mantenimiento reducidos. Además, la modularidad del sistema permite adaptarse a diversas demandas de agua, desde pequeñas cantidades hasta volúmenes más significativos.

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Citas

Abdullah A. S., Essa F. A., Omara Z. M., Bek M. A. (2018). Performance evaluation of a humidification–dehumidification unit integrated with wick solar stills under different operating conditions, Desalination, 441.

Al-Dadaha R.K., Youssefa P. G., Mahmouda S. M. (2014). Comparative Analysis of desalination technologies, Energy Procedia, 61, 2604-2607.

Alghoul M. A., Poovanaesvaran P., Sopian K., Sulaiman M.Y. (2009). Review of brackish water reverse osmosis (BWRO) system designs, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 2661–2667.

Al-Hallaj S., Farid M. M., Tamimi A. R. (1998). Solar desalination with a humidification--dehumidification cycle: performance of the unit, Desalination, 120, 273-280.

Al-Karaghouli A., Kazmerski L. (2013). Energy consumption and water production cost of conventional and renewable energy powered desalination processes, Renewable and Sustainable Energy Review, 24, 343-356.

Arellano N., 2011. La planta solar de desalación de agua de las Salinas (1872). Literatura y memoria de una experiencia pionera, Quaderns d’Història de l’Engiyeria, Volum XII

Ministerio de Salud de la Argentina: Calidad del agua (2022). URL: www.argentina.gob.ar/salud/ambiental/agua

Curto D., Franzitta V., Guercio A. (2021). A review of the water desalination technologies. Applied Science, 11, 607.

Dias de Carvalho M., Selia dos Reis Coimbra J., Silva Miranda Lemos T., Alguilar Bellido J. D., Oliveira Siquiera A. M. (2020). A review of humidification-dehumidification desalination systems, International Journal of Research.

Esfahani I. J., Rashidi J., Ifaei P., Yoo C. (2015). Efficient thermal desalination technologies with renewable energy systems: a state of the art review, Korean Journal Chemical Engineering.

Fajardo A. (2018). Desalinizacion del agua: ¿Una alternativa sostenible para la potabilización del agua?, Tesis de especialización, Fundación Universidad de América, Facultad de Educación Permanente y Avanzada.

Farid M. M., Parekh S., Selman J. R., Al-Hallajb S. (2002). Solar desalination with a humidification-dehumidification cycle: mathematical modeling of the unit, Desalination, 151,153-164.

Fritzmann C., Löwenberg J., Wintgens T., Melin T. (2007). State of the art of reverse osmosis desalination, Desalination.

Gattey D. P. (2002). Understaning Psychrometrics, ASHRAE.

Ghermandi A., Messalem R. (2012). Solar driven desalination with reverse osmosis: the state of the art, Desalination and Water Treatment, 7, 1-3, 285-296.

Hay J. E., Davies J. A. (1980). Calculation of the Solar Radiation Incident on a inclined surface, in Proceedings of the first Canadian Solar Radiation Data Workshop, Ministery of Supply and Service, Toronto, Canada, p. 59.

Lawal D. U., Qasem N. A. A. (2020). Humidification-dehumidification desalination systems driven by thermal-based renewable and low-grade energy sources: A critical review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 125.

Mayere A. (2018). Analysis of Humidification Dehumidification Desalination System, The International Journal of Engineering and Science (IJES)

Mahmoud M. S., Farrag T. E., Mohamed W. A. (2013). Experimental and theoretical model for water desalination by humidification - dehumidification (HDH), Procedia Environmental Sciences, 17, 503 – 512.

Mathioulakis E., Belessiotis V., Delyannis E. (2007), Desalination by using alternative energy: review and state of the art. Desalination, 203, 346-365.

Mekonnen, M. M., Hoekstra A. Y. (2016). Four billion people facing severe water scarcity, Science Advances, 2,1-6.

Narayan G. P., Sharqawy M. H., Summers E. K., Lienhard J. H., Zubair S. M., Antar M. A. (2010), The potential of solar driven humidification dehumidification desalination for small scale decentralized water production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 1187-1201.

Nawayseh N. K., Farid M. M., Al-Hallaj S., Al-Timimi A. R. (1999). Solar desalination based on humidication process I. Evaluating the heat and mass transfer coefficients, Energy conversion and management. 40, 1423-1439.

Our World in Data. 2023). Installed global renewable energy capacity by technology, Dirección URL: ourworldindata.org/grapher/installed-global-renewable-energy-capacity-by-technology [10 de agosto de 2023]

Pérez-González A., Urtiaga A.M., Ibáñez R., Ortiz I. (2012). State of the art and review on the treatment technologies of water reverse osmosis concentrates, Water Research, 46, 267-283.

Reindl D.T., Beckman W.A. , Duffie J.A. (1990). Diffuse fraction correlations, Solar Energy, v.45, 1, pp. 1-7.

Saadat A. H. M., Islam M. S., Islam M. S., Parvin F., Sultana A. (2018). Desalination technologies for developing countries: A review, Journal of Scientific Research, 10, 1, 77-97.

Sharon H. y Reddy K. S. (2015). A review of solar energy driven desalination technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 1080-1118.

Song J., Li T., Wright-Contreras L., Wing-Keung Law A. (2017). A review of the current status of small-scale seawater reverse osmosis desalination, Water International.

UNESCO (2023). Alianzas y cooperación por el agua. Resumen ejecutivo. URL: unesdoc. unesco.org/ark:/48223/pf0000384657_spa [consulta: 07 de agosto de 2023]

Vadalia B. V., Pate P., Patel J. (2013). Solar Humidification-Dehumidification technology for pure water production. International Journal for Scientific Research and Development, 1, 10, 2321-0613.

Vicuña, S., et al. (2022). Desalinización: Oportunidades y desafíos para abordar la inseguridad hídrica en Chile. Comité Asesor Ministerial Científico sobre Cambio Climático; Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación.

World Health Organization (2021). Guidelines for Drinking-water Quality, 3ª edición, pp. 218, WHO Press, Geneva.

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Publicado

18-12-2024

Cómo citar

Scozzina Unterholzner, E. S., Vera, L. H., Lorenzo, H. G., Cáceres, M., & Firman, A. (2024). Evaluación de tecnologías de desalinización para su aplicación a pequeña escala. FACENA, 34(2), 249–269. https://doi.org/10.30972/fac.3427797

Número

Sección

Artículos Científicos