Divulgación Desalinización del agua de mar.

[C1945]

[FONT=Times New Roman]Introducción:[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Se fabrican y venden unos equipos para desalinizar agua salada que funcionan por el principio de ósmosis inversa. [/FONT]
[FONT=Times New Roman]Los equipos consisten básicamente en una membrana, similar a la de las células biológicas pero para uso industrial, a través de la cual se hace parar el agua salada a gran presión y a la inversa de lo que ocurre en la ósmosis normal el agua sin sal pasa a través de la membrana de forma que de un lado queda el agua salada y del otro el agua dulce.[/FONT]
[FONT=Times New Roman]La presión que se usa, obviamente depende de la cantidad de etapas de membranas pero anda entre los 50 y 120 psi.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]1 psi = 14,22 Kg/cm²[/FONT]

[FONT=Times New Roman]O sea que se requieren entre 3,516 Kg/cm²y 8.438 Kg/cm²[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Descripción del aparato:[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Si tenemos una columna de agua salada de altura H la presión en el fondo es el peso específico del agua salada por la altura H, la llamaremos Pas y si la columna es de agua dulce para la misma H la presión la llamaremos Pad.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Como el peso específico del agua salada es de 1,025 Kg/l y el del agua dulce de 1,000 Kg/l hay más presión en el fondo de la columna de agua salada que en la de agua dulce para una misma H.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]La diferencia de presiones resulta, ajustando las unidades: [/FONT]
[FONT=Times New Roman]ΔP [Kg/cm²]= H [m] x (1.025 – 1.000) [Kg/l] x 100 [cm/m] / 1000 [cm³/l][/FONT]

[FONT=Times New Roman]Ahora si lo que buscamos es una diferencia de presión tal que la membrana funcione y le agregamos por ejemplo 1 Kg/cm² para que el agua dulce supere la altura H de la columna resulta:[/FONT]

[FONT=Times New Roman]H [m] = ΔP [Kg/cm²] x 1000 [cm³/l] / {(1.025 – 1.000) [Kg/l] x 100 [cm/m]}[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Para membranas de 120 psi (8.438 Kg/cm²) y 1 Kg/cm² adicional la diferencia de presiones necesaria es de 9.438 Kg/cm² y la altura resulta:[/FONT]

[FONT=Times New Roman]H [m] = [/FONT][FONT=Arial]3774,64[/FONT][FONT=Times New Roman] m[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Resumiendo: si hacemos un pozo cerca del mar que tenga 3,8 km de profundidad, lo llenamos con agua de mar y le introducimos un caño previamente llenado con agua dulce y que tenga las membranas en el extremo inferior tendremos en el extremo superior una fuente de agua dulce inagotable mientras las membranas funcionen.[/FONT]

[FONT=Times New Roman]Ahora viene el problema:[/FONT]

[FONT=Times New Roman]¿Esto funciona? y si funciona ¿de donde saca la energía para funcionar?[/FONT]

[aLFRe]

Re: Desalinización del agua de mar.

[FONT=Times New Roman]¿Esto funciona? y si funciona ¿de donde saca la energía para funcionar?[/FONT]

Pues sí, funciona.
En España tenemos tres vertientes hidrográficas,
la mediterránea de rios cortos y de poco caudal
( volumen de agua por unidad de tiempo )
- salvo el Ebro -
la atlántica, con rios largos algunos de los cuales lo compartimos con Portugal
y la cantábrica de rios cortos y caudalosos.

Desafortunadamente las zonas donde se necesita el agua,
el Levante español o las Islas Canarias y Baleares
bién para regadío o para suministro de viviendas e instalaciones turísticas
son aquellas en que llueve con más irregularidad y los rios son cortos y de poco caudal
por lo cual lo de la ósmosis inversa como proceso para potabilizar ( desalinizar ) agua
no es algo nuevo en España, dado que parece ser imposible implementar una política
de trasvases y de racionalidad en el consumo del agua.

La primera planta se instaló en la isla de Lanzarote en 1965 y hoy en día hay unas 700.
Lo que comentas del consumo energético, sumado el de desalinización
y el de traslado a los centros de consumo está 3 y 4 kWh/m³, es cierto,
pero además hay que tener en cuenta los residuos.
Como siempre que tienes un proceso no espontáneo hay que aportar energía.

¿ De dónde se pensaba sacar esa energía ?
Pues creo recordar que la idea era usar energía eléctrica de origen nuclear
- la verdad es que quizás con esa fuente fuese más fácil usar otro método
de potabilizar como la evaporación -
pero hoy en día, la idea es usar energías renovables.
El problema está en lo que cuesta el m^3
y si se puede usar agua que cueste eso.

En España sufrimos una gran sequía en los periodos 1990 a 1995, y 2000 a 2001
y se retomó el asunto de las plantas desalinizadoras.
Pero finalmente el Plan Hidrológico Nacional de 2001
- que fue derogado en 2004 -
descartaba esta forma de potabilizar el agua.
La realidad es que tenemos un sistema de transporte de agua
que es antiguo y un desastre... yo te invito a que soples dentro de una bolsa de plástico
y a que vayas haciendo agujeros...
llega un momento en que da lo mismo si insuflas con mayor frecuencia
aportas mayor cantidad de aire... la bolsa no se llena
y que desperdiciamos agua por nuestra mala cabeza.

Un ejemplo de esto son las casas antiguas, por ejemplo
en la que vivía mi abuela.
La instalación de fontanería tenía dos tomas de agua,
la de agua potable para beber y cocinar
y una de agua no potable para limpiar o higiene personal.
En esto hoy en dia ni se piensa.

Saludos.

[C1945]

Re: Desalinización del agua de mar.

aLFRe:

Agradezco tu información, pero el misterio de este aparatito es que no necesita energía externa para funcionar, como la columna de agua salada tiene más presión que la de agua dulce tenemos la presión necesaria para producir la ósmosis inversa.

Seguramente algo está mal pero no lo encuentro, es demasiado simple y por eso la pregunta, primero si funciona y segundo de donde saca la energía para hacerlo.

Tal vez necesitemos el análisis de algun bocho de esos que pululan por los foros.

[aLFRe]

Re: Desalinización del agua de mar.

aLFRe:
Agradezco tu información,[...]

Perdón... no presté mucha atención
y pensé que preguntabas por si era posible desalinizar usando ósmosis inversa.

Lo que tú propones ahí es un sifón ¿ no ?
¿ porqué molestarse en llenar el segundo brazo con agua dulce...?
Si pones abajo una membrana semipermeable por hidrostática ya
debería de empezar a pasar hasta que se inutilizase el filtro.

La ósmosis inversa consiste en inyectar agua salada
e ir generando un caudal de agua deslinizada.
La verdad es que no sé mucho de hidrodinámica
y no te puedo decir si el método es adecuado.

Saludos.

[C1945]

Re: Desalinización del agua de mar.

Gracias aLFRe nuevamente.

Me llama la atención que el tema no haya inducido a participar a más foristas. Supongo que mi error fué no ponerle al tema un título más llamativo como "movimiento contínuo" o "negocio del siglo" o "agua dulce gratis para todo el mundo".

En teoría el método no parece tener errores pero contradice el segundo principio de la termodinámica ya que partimos de agua y sal mezcladas y terminamos en agua y sal separadas, o sea pasamos de un estado de baja energía a uno de energía más alta sin aportar energía.

Al menos yo no veo de donde proviene la energía para que el segundo principio se cumpla.

O es que se pueden transformar los mares en lagos de agua dulce y depósitos de sal sin que nadie se haya dado cuenta hasta ahora.

Saludos y a la espera de la iluminación.

[aLFRe]

Re: Desalinización del agua de mar.

Me llama la atención que el tema no haya inducido a participar a más foristas. Supongo que mi error fué no ponerle al tema un título más llamativo como "movimiento contínuo" o "negocio del siglo" o "agua dulce gratis para todo el mundo".

En teoría el método no parece tener errores pero contradice el segundo principio de la termodinámica ya que partimos de agua y sal mezcladas y terminamos en agua y sal separadas, o sea pasamos de un estado de baja energía a uno de energía más alta sin aportar energía.

Al menos yo no veo de donde proviene la energía para que el segundo principio se cumpla.

O es que se pueden transformar los mares en lagos de agua dulce y depósitos de sal sin que nadie se haya dado cuenta hasta ahora.

Hola de nuevo.
No pensaba aportar nada más al hilo porque el único aporte sería que me pusiese
con el problema y la verdad es que no estoy muy seguro de poder hacerlo
y desde luego tengo claro que de ganas voy bastante escaso.
Sin embargo de tu post se podría entender que tu dispositivo viola
el segundo principio de la Termodinámica o que hay algo que contradice la Física macroscópica
y ten por seguro que eso no es cierto.

Para empezar te diré que, al menos tal y como yo lo recuerdo,
la presión osmótica es una propiedad coligativa.
Estas propiedades dependen del número de partículas.
Cuando separas dos regiones en una hay disolvente puro y en la otra una disolución de soluto y disolvente
con una membrana semipermeable
- pueden pasar móleculas de disolvente pero no de soluto -
la presión osmótica simplemente expresa que en equilibrio térmico
hay más colisiones de moléculas de disolvente con la membrana en la región de disolvente puro
que en la zona que contiene la disolución simplemente porque hay más
por lo cual hay un flujo neto de disolvente.

Yo te invito a que construyas el siguiente experimento mental.
Situa una rejilla y usa dos bolitas de distinto diámetro unidas por un hilo de coser.
La malla de la rejilla permite pasar la bolita pequeña pero no la grande.
Lanza las bolitas ... un número de veces por ejemplo mil... te aseguro
que alguna de las pequeñas habrá pasado a través de la malla.
Ya no te digo si lanzases 6,023 * 10^23 veces...
Además la malla se calentará.
Volviendo al dispositivo que comentas, la concentración del agua en la zona próxima
a la membrana será mayor
y habrá un gradiente de concentración en esa rama de abajo a arriba.
Es un problema sobre el que hay que trabajar.

Cuando te enseñan termodinámica te explican que el criterio de evolución es :

1. Para un sistema que mantiene su entropía constante es el de mínima energía
compatible con las ligaduras termodinámicas impuestas al sistema.

2. Para un sistema aislado - mantiene su energía interna constante -
es el de máxima entropái compatible con las ligaduras termodinámicas
impuestas al sistema.

y si para describir al sistema usas un conjunto de variables distintas a las extensivas
pues un criterio de mínimo en el potencial termodinámico adecuado.

Si volvemos a tu problema y lo consideras como un problema de hidrostática,
ten por seguro que en la configuración final equilibrio de las dos ramas del sifón o de la U
la energía es menor que en la de partida.
Si piensas en términos de entropía y el sistema es aislado,
ten por seguro que la entropía del sistema en su estado final es mayor.

Para concluir me gustaría comentarte algo.
Una cosa es un fenómeno físico
y otra es un fenómeno físico que se pueda aprovechar industrialmente.
Una planta desalanizadora debe de suministrar un volumen de agua por unidad de tiempo
para que sea interesesante.
Una forma fácil de obtener agua potable es cubrir con un plástico transparente
un barril de agua y dejar que se formen gotitas...
pero este simple montaje no sirve para abastecer a una persona...
no sé si me explico.

Un saludo.