Diseño de un sistema de evaporación natural empleando un tejido natural de bambú para el tratamiento de aguas salobres

Abstract

[ES] Las aguas salobres son un residuo que han de ser tratadas por su posible contaminación de agua dulce, suelos, ecosistemas y fauna circundantes. El uso de la evaporación natural asistida brinda la oportunidad de tratar estos residuos con un menor consumo energético. El presente Trabajo de Fin de Grado se centra en el diseño y análisis de un sistema de evaporación natural utilizando tejido de bambú como medio de evaporación. Se emplearon datos climatológicos de temperatura, humedad relativa y velocidad del viento que permitiesen diseñar el sistema de evaporación para el tratamiento de aguas salobres en condiciones de operación controladas. El objetivo del estudio fue corroborar un modelo matemático que relacionará los parámetros climáticos con la tasa de evaporación de agua salobre a través de un tejido de bambú. Para ello, se realizó un estudio de las condiciones climáticas de Cocentaina, con esta información se llevaron a cabo un conjunto de ensayos de evaporación y propiedades del material. Mediante el uso del modelo matemático se calculó la tasa de evaporación. Posteriormente se diseñó un sistema de evaporación según la necesidad de aguas a tratar y de los datos extraídos en el laboratorio. En este trabajo también se realizará un estudio económico de viabilidad del tratamiento por evaporación. El concepto por el que nace este proyecto es Wind-Aided Intensified Evaporation (WAIV) es una tecnología de evaporación forzada por aire para aumentar la tasa de evaporación de agua. En relación con este diseño se ha realizado un estudio económico donde se comparan los costes derivados de la adición de estos sistemas (WAIV) al proceso y el beneficio que proporciona en cuanto al rendimiento de la tasa de evaporación. Obtener resultados favorables representaría un gran avance en el tratamiento de estos residuos con un proceso completamente natural y de impacto positivo en el medioambiente, contribuyendo con los objetivos de desarrollo sostenible (ODS).

[CA] Les aigües salobres són un residu que han de ser tractades per la seua possible contaminació d'aigua dolça, sòls, ecosistemes i fauna circumdants. L'ús de l'evaporació natural assistida brinda l'oportunitat de tractar estos residus amb un menor consum energètic. El present Treball de Fi de Grau se centra en el disseny i anàlisi d'un sistema d'evaporació natural utilitzant teixit de bambú com a mitjà d'evaporació. Es van emprar dades climatològiques de temperatura, humitat relativa i velocitat del vent que permeteren dissenyar el sistema d'evaporació per al tractament d'aigües salobres en condicions d'operació controlades. L'objectiu de l'estudi va ser corroborar un model matemàtic que relacionarà els paràmetres climàtics amb la taxa d'evaporació d'aigua salobre a través d'un teixit de bambú. Per a això, es va realitzar un estudi de les condicions climàtiques de Cocentaina, amb esta informació es van dur a terme un conjunt d'assajos d'evaporació i propietats del material. Mitjançant l'ús del model matemàtic es va calcular la taxa d'evaporació. Posteriorment es va dissenyar un sistema d'evaporació segons la necessitat d'aigües a tractar i de les dades extretes en el laboratori. El concepte pel qual naix este projecte és Wind-Aided Intensified Evaporation (WAIV) és una tecnologia d'evaporació forçada per aire per a augmentar la taxa d'evaporació d'aigua. En relació amb este disseny s'ha realitzat un estudi econòmic on es comparen els costos derivats de l'addició d'estos sistemes (WAIV) al procés i el benefici que proporciona quant al rendiment de la taxa d'evaporació. Obtindre resultats favorables representaria un gran avanç en el tractament d'estos residus amb un procés completament natural i d'impacte positiu en el medi ambient, contribuint amb els objectius de desenvolupament sostenible (ODS).

[EN] Brackish water is a waste that needs to be treated because of its potential contamination of surrounding freshwater, soils, ecosystems and wildlife. The use of assisted natural evaporation offers the opportunity to treat this waste with lower energy consumption. This thesis focuses on the design and analysis of a natural evaporation system using bamboo fabric as the evaporation medium. Climatological data on temperature, relative humidity and wind speed were used to design the evaporation system for brackish water treatment under controlled operating conditions. The objective of the study was to corroborate a mathematical model that will relate climatic parameters to the evaporation rate of brackish water through a bamboo fabric. To do this, a study of the climatic conditions of Cocentaina was carried out, and with this information a series of evaporation and material properties tests were carried out. Using a mathematical model, the evaporation rate was calculated. Subsequently, an evaporation system was designed according to the needs of the water to be treated and the data extracted in the laboratory. The concept behind this project is Wind-Aided Intensified Evaporation (WAIV), a forced air evaporation technology to increase the evaporation rate of water. In relation to this design, an economic study has been carried out to compare the costs derived from the addition of these systems (WAIV) to the process and the benefit it provides in terms of the performance of the evaporation rate. Obtaining favourable results would represent a breakthrough in the treatment of these wastes with a completely natural process and with a positive impact on the environment, contributing to the Sustainable Development Goals (SDGs).