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8/20/2019 Purificador de agua mediante Ozono
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“Aüa” Sistema de purificación de agua portátil
Proyecto para el concurso “Vive con Ciencia”
Categoría: Agua (Asegurar el abasto de agua potable para toda la
población).
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Laguna
i!isión de Ingenier"a
Ingenier"a Mecatrónica
Autores:
Aldo César Ayala epeda
!avid "en#a$ín Castillo %oto
&uan Carlos 'una Arriaga
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Introducción
l agua es un ele$ento de vital i$portancia para los seres u$anos* ya sea para
consu$o o para el desarrollo de una in+inidad de actividades econó$icas co$o la
agricultura y la producción de energía eléctrica, en palabras de 'eonardo da Vinci: “lagua es la +uer-a $otri- de toda la naturale-a”. 'a indudable necesidad de tener agua
potable disponible en todo $o$ento es su+iciente #usti+icación para pensar en disear
un siste$a /ue pueda puri+icarla* o al $enos depurarla de bacterias y cuerpos nocivos*
y así volverla apta para el consu$o u$ano.
l propósito de este proyecto es el de +abricar un puri+icador de agua /ue sea sencillo
de usar* port0til y econó$ico. sto se puede lograr con un siste$a de puri+icación /ue+uncione $ediante el uso de uno de los o1idantes y desin+ectantes $0s e+icaces*
aun/ue no tan co$2n* el o-ono.
#lanteamiento
A pesar de /ue nuestro planeta se encuentra cubierto en su $ayoría por agua* el
34.56 es agua salada* de#ando sola$ente un 7.56 de agua dulce, $enos del 8.96 del
agua dulce* es decir* 8.8846 del agua total del planeta* puede ser utili-ada por el
o$bre (scor-a* 7899).
l proble$a de escase- de agua en é1ico es cada ve- $0s grande* una de las
causas principales es el creci$iento e1ponencial de la población /ue se a tenido
desde $ediados del siglo pasado. A partir de 9338* 98 $illones de personas (alrededor
del 36 de la población) no tienen acceso al agua potable* principal$ente en -onas
co$o Aguascalientes* Coauila* Coli$a* ;la1cala y el !istrito
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nacional $alrededor de 5 mil muertes al año $ puede ser atribuido al consumo de agua
contaminada o insalubre, afectando principalmente a la población infantil.% (>ino#osa ?
!abdoub* 789@).
!adas las circunstancias anteriores es in$inente la necesidad de encontrar +uentesalternativas de agua potable. na +or$a de resolver este proble$a es /ue la población
tenga la +or$a de poder puri+icar el agua directa$ente a partir de alguna +uente de
agua no potable* esto sería de gran ayuda tanto en -onas urbanas co$o rurales o
incluso en caso de desastres naturales* cuando el abasteci$iento de agua potable es
crítico.
$ustificación
Buestra idea es acer un puri+icador de agua port0til /ue sea pr0ctico* de +0cil uso y
costeable para la población /ue su+re de +alta de agua potable. l principio de
+unciona$iento del dispositivo se basa en la utili-ación de o-ono co$o agente de
puri+icación, producido a partir del aire* ba#o condiciones seguras y por $edio de un
circuito eléctrico de descarga de alto volta#e. ste proyecto brinda una $anera segura
de puri+icar agua no potable* $ediante un proceso por el cual se diluye o-ono en la
$uestra del lí/uido. 'as $oléculas de o-ono /ue se agregan al agua son obtenidas por
$edio de la ioni-ación del aire* para separar los 0to$os de o1ígeno y +or$ar las
$oléculas necesarias. Para esto se re/uiere un dispositivo /ue genere un arco
eléctrico /ue per$itir0 la ioni-ación. Para su operación se incluye una inter+a- $uy
sencilla de $ane#ar por cual/uier persona* /ue le per$itir0 especi+icar la cantidad de
agua /ue se desea puri+icar.
Para poder producir o-ono (=) se re/uiere de una cantidad signi+icativa de energía
para lograr /ue las $oléculas de o1ígeno bivalente se dividan* de $anera /ue sus
electrones /ueden libres y /ue pueda reDcon+or$arse en una nueva $olécula de tres
0to$os. Esta energía es proporcionada en el siste$a gracias al circuito elevador de
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volta#e* /ue produce una descarga eléctrica* conocida co$o “e+ecto corona”* capa- de
ioni-ar el contenido de o1ígeno del aire* produciendo así una cantidad signi+icativa de
gas o-ono. 'a parte i$portante del proceso es* ade$0s de la creación del o-ono* la
dilución de éste en el contenedor de agua para lograr la puri+icación de la $is$a. n la
+igura 9 se presenta el diagra$a de blo/ues del siste$a de puri+icación.
&igura '. (iagrama de funcionamiento del o)onificador.
A continuación se e1plican detallada$ente los conceptos y procedi$ientos
involucrados en el +unciona$iento del puri+icador:
%&onificación
l $étodo elegido para la puri+icación es el de o-oni+icación de coe+iciente reducido*
debido a /ue no es necesario utili-ar grandes cantidades de o-ono para /ue este act2e
co$o puri+icador. %e li$ita el o-ono a un contenido $enor a 8.85 pp$ con el propósito
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de no generar sabor u olores indeseados en el agua. ntre las venta#as del uso de la
o-oni+icación +rente a otros $étodos de puri+icación de agua se tiene: eli$inación de
olores y sabores* ine1istencia de residuos dainos y reducción de la turbide- .
• ise'o
l siste$a se divide en tres blo/ues +unda$entales: neu$0tico* eléctrico y de control.
Cada uno de los $ódulos* tienen un papel i$portante dentro de la producción del
agente de puri+icación.
"lo/ue neu$0tico:
Cuatro ele$entos constituyen este blo/ue: un co$presor $iniatura de $e$brana* dos
v0lvulas antiDretorno y una c0$ara de ioni-ación. Co$o ter$inal de salida se cuenta
con un acopla$iento si$ple* para cone1ión $ec0nica con una $anguera e1terna* cuyo
+in es una piedra aireadora encargada de +o$entar la o-oni+icación al +ondo del
recipiente contenedor.
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de uso casero* su aplicación original es para propiciar la o1igenación del agua* y es
e$pleado co$o un si$ple $ecanis$o de +lu#o de aire. 'a balastra es un circuito usado
para la ali$entación de las l0$paras de c0todo +río. %e llevaron a cabo algunas
$odi+icaciones a la $is$a para poder usarla en esta aplicación. 'a batería es una
celda de 0cido sellada* cuyo volta#e y a$pera#e provistos son 97V!C y @A
respectiva$ente.
"lo/ue de control:
l blo/ue de control est0 dotado con un $icrocontrolador A;$ega=7F de At$el* y el
so+tGare (diseado en lengua#e ensa$blador) /ue se encarga de te$pori-ar el siste$a
de generación de o-ono* vigilar la te$peratura de la c0$ara de ioni-ación* así co$o la
cantidad de carga de la batería* y cuyo diagra$a de +lu#o se recoge en la +igura =*ade$0s del diagra$a b0sico de cone1iones de la inter+a- en la +igura @. l co$presor
eléctrico y la balastra son controlados $ediante relevadores, un conversor an0logoD
digital $onitorea la carga presente en la batería* y el sensor de te$peratura se conecta
directa$ente a una entrada analógica del $icrocontrolador. %e tiene ta$bién una
inter+a- gr0+ica $ateriali-ada con una pantalla de cristal lí/uido* y un teclado de
$e$brana para la +i#ación de la cantidad de agua a puri+icar (en litros).
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proble$a debido al agente o1idante). 'as di$ensiones de la estructura son 988$$ 1
958$$ 1 758$$. n él se albergan todos los $ódulos antes $encionados. tras
consideraciones de diseo son: un asa para +0cil transporte y patas antiderrapantes
para evitar tropie-os en super+icies lisas o de poca aderencia. n las +iguras 5 y H se
$uestran los $odelos.
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puri+icación del agua* se sabe /ue act2a co$o bactericida* +ungicida* esporicida e
incluso viricida* sin e$bargo /ueda pendiente una prueba e1tensiva /ue nos asegure
esto.
'a utili-ación de siste$as de alta tensión conlleva un riesgo $ayor* principal$ente por
la $anera en la /ue pudiese reaccionar cada parte /ue con+or$a el siste$a* es por eso
/ue se debieron elegir /ue los co$ponentes eléctricos y electrónicos +ueran capaces
de resistir la carga a la /ue son so$etidos.
%e puede decir /ue en su $ayoría el siste$a de producción de o-ono y dilución del
$is$o +unciona* sin e$bargo son necesarias pruebas $0s intensivas para tener la
certe-a del grado de pure-a obtenido y co$pararlo así con los est0ndares de+inidos por distintas asociaciones internacionales /ue de+inen la pure-a del agua.
(eferencias
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