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“Diseño y construcción de un prototipo purificador de agua”

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by

Tony Stark

on 16 March 2016

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Transcript of “Diseño y construcción de un prototipo purificador de agua”

INTRODUCCIÓN
AGUA
CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS MÉTODOS PENSADOS PARA REALIZAR EL TRATAMIENTO DEL AGUA.
FILTRACIÓN
LAMPARA UV
CARBÓN ACTIVADO
“Diseño y construcción de un prototipo purificador de agua”
El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).


Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida.
El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el 96,5% del agua total,
Los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74%.


Los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales suponen el 1,72%


Y el restante 0,04% se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.
Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce es usada para agricultura.
El agua en la industria absorbe una media del 20% del consumo mundial, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas.
El consumo doméstico absorbe el 10% restante.
La filtración es el proceso de retiro de sólidos suspendidos del agua mediante el paso del agua a través de una tela permeable o una cama de materiales porosos.
El agua subterránea es filtrada naturalmente a medida que fluye a través de las capas porosas de la tierra.
Sin embargo, el agua de la superficie y el agua subterránea bajo la influencia de agua superficial, está sujeta a contaminación de diversas fuentes.
Algunos contaminantes plantean una amenaza a la salud humana y la filtración es uno de los más antiguos y simples métodos de retirarlos.
Las leyes federales y estatales requieren que la mayoría de sistemas pequeños cuenten con una filtración de agua.
Los métodos de filtración incluyen filtración lenta y rápida de arena, filtración de tierra diatómica, filtración directa, filtración de empaque, filtración de membrana y filtración de cartucho.
TEZONTLE
El intercambio iónico empleando minerales porosos naturales, como las zeolitas, permite la separación de cationes metálicos en solución que se difunden a través de intersticios del material, ocupando el sitio de iones fácilmente permutables hacia la solución, como el Na+ y el K+, entre otros (Barrer, 1978).
Las zeolitas deben sus propiedades de intercambio a la carga en exceso que se genera por la sustitución del Al+3 con Si+4 en el tetraedro básico de su estructura.
Características físicas del Tezontle, solubilidad en Ácido Clorhídrico e Hidróxido de Sodio.
En el pH el filtro de Tezontle es neutro.
La siguiente tabla muestra la retención de metales en el tezontle.
Retención de metales en el tezontle en concentración equivalente por litro.
En general el tezontle será un buen lecho filtrante y dependiendo de lo que se pretenda remover se usará con biocapa o sin ella.

En general si se desea remover turbidez y sólidos suspendidos arriba del 70%, se pueden emplear filtros con tezontle como medio filtrante y si se quiere remover compuestos fenólicos se puede desarrollar una biopelícula sobre el tezontle.
ARENA SILICA
Arena compuesta por granitos de cuarzo, de forma angular.
El mineral de elevada pureza, producto de una roca intrusiva de color blanco cremoso.
Tabla de propiedades químicas de la arena silica
El nombre de carbón activado se aplica a una serie de carbones porosos preparados artificialmente para que exhiban un alto grado de porosidad y una alta superficie interna.
Estas características son las responsables de sus propiedades absorbentes, que son utilizadas ampliamente en muchas aplicaciones tanto en fase gas como en fase liquida.
El carbón activado es un absorbente muy versátil, por que el tamaño y la distribución de sus poros en la estructura carbonosa pueden ser controlados para satisfacer las necesidades de la energía actual.
Es muy ocupado para la desinfección de agua en países del primer mundo en fase liquida.
La luz ultravioleta (UV) es una alternativa establecida y de creciente popularidad al uso de químicos para la desinfección de agua, agua residual y de aguas industriales de varias calidades.
Los sistemas de desinfección UV pueden ser diseñados para un rango vasto de aplicaciones siempre que se dé la atención debida a la calidad del agua siendo desinfectada y los objetivos de desinfección buscados.
Luz ultravioleta es esa porción del espectro electromagnético que se encuentra entre los rayos x y la luz visible.
Ondas de longitud del espectro electromagnético y UV.
Su aplicación en el tratamiento de Agua.
DIMERIZACIÓN DNA
Los microorganismos son inactivados por luz UV como resultado del daño fotoquímico a sus ácidos nucleícos.
La radiación UV es absorbida por nucleótidos, los bloques de construcción del DNA y RNA celulares en una manera dependiente de la longitud de onda con picos de cerca de 200 y 260 nm.
Tabla de Dosis de UV en Mws/ cm2 necesaria para inactivar una población microbiana por 1 Log (90%) y 2 Log (99%).
Diseño del Prototipo
PARTES DEL PURIFICADOR
1° Filtro:

Consta de cuatro etapas, donde se separa los desechos sólidos algunos metales, y se le brindara olor y buena coloración al agua.

Filtro 2: Sea arena fina o arena silica, solo para remover partículas de menor tamaño y darle algo de claridad al agua.

Filtro 3: Aserrín, Solo retirar partículas de tamaño muy pequeño.

Filtro 4: Carbón activado: le da un buen olor y aspecto al agua.

Filtro 1: Sera de piedra volcánica o arena gruesa, con el propósito de separar los desechos sólidos de mayor tamaño y no dejar pasar una cierta cantidad de metales.
2° Rayos UV

Se le pondrán leds de UV debido a su bajo costo, a comparación de las lámparas UV, y a que servirá como desinfectante desnaturalizando las bacterias.
4° Autosustentable

Se planea después de haber realizado todas las etapas de la purificación del agua, hacer que el sistema necesite solo consumir energía solar, con el propósito de hacerlo 100% ecológico.
PROTOTIPO
2 Garrafones de 20 litros
1 Base de plástico para garrafón
3 Recipientes diferentes de plástico
1 costal de arena
1 Esponja
4 bolsas de aserrín
Materiales utilizados para la construcción del prototipo:
CONTRUCCIÓN
DEL
PROTOTIPO
1° Cortado
Ensamblado
Después de armado se procedieron a realizar las pruebas de pH y tener un parámetro de nuestra calidad de purificación de agua.
Pruebas de pH antes
La evaluación electrométrica del pH (potencial de hidrogeno) se basa en la determinación de la actividad de Ion H mediante el uso de un electrodo cuya membrana es sensitiva al H.
El PH del AGUA debe ser neutro.
Se obtuvieron algunas muestras de agua tres lugares, dos lagos y un rio, y se les realizo una prueba de pH y conductividad eéctrica.
Así que procedimos a filtrar nuestra agua y los resultados obtenidos para las muestras fueron los siguientes:
Pruebas y Aálisis de Resultados
PRUEBA DE PURIFICACIÓN DE AGUA
Tabla de los resultados obtenidos en el PH y Conductividad Eléctrica de las 3 muestras de agua despues del filtrado con el purificador
CONCLUSIONES
A diferencia de cuando no estaba tratada el agua hubo un gran avance, ya que el pH se movió en todos los casos y estuvo a niveles muy cercanos a la neutralidad.
A partir de la idea básica de filtrado el purificador cumple su propósito de obtener agua para consumo humano, haciéndose de fácil acceso por la obtención de materiales baratos (incluso se podrían reutilizar garrafones que por algún motivo se desechan por alguna cortadura en el fondo, ya que en el proceso no se requiere uno de los fondos de garrafón).
En el desarrollo del prototipo se logró eliminar cualquier fuga de agua con un modelo amigable a la obtención de agua y su rendimiento de 1 semana para una familia. Los filtros sirvieron eliminando contaminantes.
Aún faltan muchas pruebasara poder determinar si el agua es apta para consumo humano, sin embargo, los resultados son alentadores para seguir en esta investigación, seguir haciendo las pruebas necesarias y en dado caso las modificaciones necesarias para realizar este prototipo de la manera más óptima.
GRACIAS!
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