DESTILADOR CASERO PARA AGUAS RESIDUALESPRE-PROYECTO

LUIS CASTRO PADILLAJEFFESON DE AVILA JESSICA GUTIERREZLAURA PALOMINO

Prof. JUAN CARLOS CARRASCAL

UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUCFACULTAD DE INGENIERIAQUIMICA INORGANICA I

2.015

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

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 Groenlandia, y la casi totalidad restante existe en forma de humedad en los suelos o en zonas freáticas demasiado profundas para ser explotadas, como conclusión se puede llegar a que apenas 1 % del agua dulce, o sea, solo 0,007 % de toda el agua de la Tierra, es de fácil acceso. Actualmente el agua es un elemento biológico que está contaminado por las crecientes industrias químicas y la propia mano del hombre y muchos no saben cómo enfrentar esta situación. La mayoría utiliza el cloro el cual es un elemento químico tóxico por el cual nos preguntamos ¿Cómo desinfectar de manera natural el agua sin afectar su composición?

La atención por poder mejorar el agua, nos ha llevado a realizar una serie de investigaciones pero, ¿Cómo podríamos ahórrala?, ¿Cómo podemos hacer para reutilizar estas aguas contaminadas desde nuestras casas?, ¿Qué otros usos le podemos dar a esta forma de separación de mezclas en nuestras casas?, el propósito de la investigación es conocer como los destiladores purifican el agua y a la vez dan otros usos en materia de investigación, es por ello que se ha elaborado un proyecto con la finalidad de crear agua purificada a través de todo un proceso de destilación, donde veremos también como físicamente se aplica este fenómeno de manera que utilizando una fuente de calor sobre un líquido, en este caso el agua, llega a su punto de ebullición convirtiéndose en vapor y a si a su vez nuevamente a estado líquido, con una gran diferencia en este caso, que es la obtención de agua potable apta para el consumo humano, esto nos llevara a poder sacar conclusiones y los objetivos esperados, siendo estos el mejoramiento de la calidad de vida de todos los seres viviente.

ANTECEDENTES

PUNTO DE EBULLICION

La definición formal de punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la

presión de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que se

encuentra.1 Coloquialmente, se dice que es la temperatura a la cual la materia

cambia del estado líquido al estado gaseoso. La temperatura de una sustancia o

cuerpo depende de la energía cinética media de las moléculas. A temperaturas

inferiores al punto de ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la

superficie tiene energía suficiente para romper la tensión superficial 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 ebullición depende de la masa molecular de la

sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se

debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y

determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente - dipolo inducido o puentes de

hidrógeno). El punto de ebullición no puede elevarse en forma indefinida.

Conforme se aumenta la presión, la densidad de la fase gaseosa aumenta hasta

que, finalmente, se vuelve indistinguible de la fase líquida con la que está en

equilibrio; ésta es la temperatura crítica, por encima de la cual no existe una fase

líquida clara. El helio tiene el punto normal de ebullición más bajo (−268,9 °C) de

los correspondientes a cualquier sustancia, y el carburo de tungsteno, uno de los

más altos (5555 °C).

El punto de ebullición normal puede ser calculado mediante la fórmula de

Clausius-Clapeyron:

donde:  

= es el punto de ebullición normal en Kelvin

= es la constante de los gases, 8.314 J · K−1 · mol−1

= es la presión de vapor a la temperatura dada, atm

= es la entalpía de vaporización, J/mol

= la temperatura a la que se mide la presión de vapor, K

= es el logaritmo natural

DESTILACION

La destilación es la operación de separar, mediante  vaporización y  condensación

en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases

licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada

una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de

cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí

en función de la presión.

JUSTIFICACION

Una razón por la que nuestro proyecto que afirmamos será un éxito, es que nos va a dar varios beneficios, uno de los cuales será darnos conocimiento y entendimiento en materia de la obtención de agua destilada apta para el consumo humano, siendo este el elemento esencial para la vida de todos los seres en el planeta, igualmente por medio de las investigaciones realizadas para la elaboración de este proyecto, nos dará conocimiento acerca de cómo esto funciona, como se transforma el agua residual en agua apta para el consumo humano.

Lo que queremos es poder a través de este proyecto es a promover a los ciudadanos, que con materiales muy fáciles de obtener en la vida cotidiana se puede crear un instrumento para poder obtener agua de alta calidad, proveniente de aguas residuales, imaginemos que en por lo menos un 30% o 40% de los hogares del mundo reutilizaran el agua, por medio de destiladores caseros, sin importar la envergadura, los beneficios obtenidos serian inmensos como por ejemplo el ahorro del agua, recuperación de caudales o fuentes hídricas, reducción de la contaminación en las fuentes de agua y mucho mas.

OBJETIVOS

GENERAL:

Conocer y explicar los fenómenos físicos que contribuyen o suceden en el proceso de destilación del agua.

ESPECÍFICO: 

Manejar la técnica de destilación apropiada para la desinfección del agua a una temperatura indicada.

Recolectar muestras de agua para la comparación.

Construir un destilador casero que ayude con el factor social, ya que el precio de destiladores eléctricos varían en 50% más.

Promover el consumo de agua limpia; porque si pasa al contrario se puede crear en nuestros organismos enfermedades patógenas.

METODOLOGIA

Con el principio de nuestro proyecto, queremos destacar que la metodología que se utilizara es la investigativa, la cual desarrollaremos en varia etapas, encontraremos etapas del proyecto donde la experimentación de campo será esencial, refiriéndonos puntualmente a la experiencia que realizaremos en el laboratorio, donde podemos deducir que al recolectar las muestras en este ensayo o experiencia, nos permitirán llegar a unos resultados los cuales evaluaremos con respecto a lo analizado teóricamente, se puede decir que será investigativo en la materia que investigamos un hecho que sucede, (en este caso, un fenómeno físico-químico), para hallar el ¿Por qué sucede?,?debido a que sucede?, ¿Cuáles son las consecuencias?, ¿Cuáles son los actores que intervienen?, etc.

PARTES QUE LO COMPONEN:

1) RECIPIENTE PARA CONTENER EL PRODUCTO A DESTILAR.

Es una olla con cierre hermético, y tiene numerosas ventajas que la hacen una candidata ideal para este fin, es un artículo fácil de encontrar, es resistente, no solo mecánicamente, sino también a la acción de los productos químicos. Estas ollas aguantan no solo presión, sino también vacio, en destilación normal no va a

tener que aguantar ni una cosa ni la otra, pero si alguien quiere probar con el vacío para bajar el punto de ebullición del producto a destilar, le adelanto que estas ollas son capaces de aguantar vacios muy altos, también soporta muy bien la acción de los productos cáusticos, tienen una fácil y rápida apertura y cierre, en la tapa, estas ollas tienen una salida que hace que conectar la olla con el serpentín sea sumamente fácil.

2) FUENTE DE CALOR.

De entre todas las opciones posibles, elijo la de una cocinilla eléctrica. Lo considero más seguro por no utilizar llama. Aunque el vino, los licores, etc con su alcohol no se consideran sustancias inflamables, el destilado si lo puede ser pues su concentración de alcohol es mucho más alta, es cómodo y limpio, no necesitamos utilizar otros combustibles, y no hay que preocuparse por el

costo que nos va a suponer la electricidad, pues hay que tener en cuenta que no funciona de manera continua: El termostato conecta y desconecta para mantener la temperatura deseada, y cuando el termostato desconecta, el consumo es cero.

3) SERPENTÍN

La función del serpentín es convertir en líquido el vapor del producto que se está destilando al producir su condensación, no tiene la típica forma de espiral a la que tan acostumbrados estamos, es solamente un tubo rectilíneo, eso sí, de 1 metro de largo para posibilitar que a lo largo de su recorrido el vapor se condense. Está hecho en cobre, que es prácticamente

inatacabable por la mayoría de productos químicos, es apto para uso alimentario, también podría hacerse en cobre (igualmente apto para uso alimentario).

3) RECIPIENTE DE RECOGIDA

A la salida del serpentín obtenemos ya el producto destilado, a esta salida uniremos mediante una manguera flexible (yo utilizo manguera de silicona) un recipiente para recolectar dicho destilado.

El tarro de vidrio que veis es de medio galón (casi dos litros) y en su tapa he mecanizado un par de taladros: Uno para hacer que entre el producto destilado, y otro para que no se genere ni vacio ni presión en su interior, pues dicha presión o vacío haría que el destilador se comporte de manera inesperada.

4) SISTEMA DE REFRIGERACIÓN:

Si no refrigeramos el serpentín, éste se calentará por el vapor que le ingresa desde la olla y pronto dejará de ejercer su acción de enfriar. Entonces, por su salida no obtendremos líquido, sino también vapor, que escapará a la atmósfera.

Para esto, tenemos un recipiente con agua, a la que le habremos agregado cubitos o un bloque de hielo. Yo le

pongo una botella de ocho litros de agua previamente congelada en mi nevera.

5) BANDEJA DE FILTRACION

Esta bandeja será utilizada para el proceso de filtración, el cual recibirá el producto resultante de la decantación que se realizara en la primera etapa de proceso.

5) ESTANTERÍA.

Este destilador se puede montar sobre cualquier soporte, pero a mí me gusta hacerlo en una estantería. En la parte superior, la olla y el hornillo. En un lateral, sujetamos el serpentín (en mi montaje, con bridas). Abajo del todo, ponemos el recipiente de recogida. En los estantes intermedios podemos poner distintos elementos (herramientas, distintos lotes que hayamos destilado, documentación, etc) y así tenerlo todo integrado en una especie de torre. 

MONTAJE:

1 1

2 2 4 3 4 3 5

1. RECICIENTE DE DACANTACION2. RECIPIENTE DE FILTRACION3. OLLA A PRESION PARA LA DESTILACION4. SISTEMA DE REFRIGERACION CON ESPIRAL INTERIOR EN COBRE5. RECIPIENTE DE RECOJIDA

FUNCIONAMIENTO:

1) ponemos primero el agua residual que compuesta con materiales sólidos y otros ingredientes a decantar por medio de la sedimentación, acá en este proceso

separáramos estos materiales en una primera etapa para la obtención del resultado final que en este caso es el agua potable.

2) el segundo paso es la separación de la partículas extrañas más pequeñas por medio del proceso de filtración, acá obtenemos de nuevo un resultado bastante positivo y casi listo del agua, el cual se llevara después al proceso de destilado.

3) Ponemos el producto a destilar en la olla, no conviene llenar demasiado la olla, pues nos arriesgamos a que el producto se desborde y nos ensucie el serpentín y el frasco de recogida.

4) Ponemos en marcha el dispositivo para aportar calor. En este caso, el hornillo eléctrico. Al principio, para tardar menos tiempo, podemos regularlo en una posición alta, pero cuando empecemos a oir el ruido de la evaporación, debemos bajarlo de potencia para evitar que la ebullición sea muy violenta y se desborde del contenido por la salida superior: Esto también nos ensuciaría el serpentín y nos echaría a perder el lote obligándonos a limpiar y a empezar de nuevo.

Como indicación, diré que mi hornillo tiene una regulación de cero a siete, y en destilación normal lo pongo entre 3 y 4, oiremos un silbido característico de que está siendo evaporado el contenido del interior de la olla, tan pronto como comencemos a oír ese sonido, pondremos en marcha lo funcionar el sistema refrigerador del serpentín. Por supuesto, el bidón ya contiene el hielo necesario para evitar que el agua se caliente, pronto veremos como en el frasco de recogida se empieza a recoger destilado y así estaremos, vigilando el proceso de destilación.

RECURSOS A EMPLEAR

PRESUPUESTO PRELIMINAR

CRONOGRAMA DE TRABAJO