Equipo para extracción de aguas profundas

Nominado en GENERA 2013 (Galería de Innovación)

Anexo 3 - Imagen

Título del proyecto

Equipo para extracción de aguas profundas

Estado del Proyecto

A enero de 2.016 el proyecto “Equipo para extracción de aguas profundas” dispone de un avance total del 65 %.

El sistema de captación solar amplificada (SCPA) está al 100% ejecutado con pruebas certificadas, el sistema de impulsión termodinámico está al 100 % en cuanto al desarrollo se refiere, el capítulo de ejecución y pruebas se contempla para 2017.

Resumen del proyecto

En la actualidad, la extracción de aguas para medianas, pequeñas colectividades y para uso individual, se realiza mediante electrobombas conectadas a la red eléctrica o con captadores fotovoltáicos, en general existe dependencia energética, de mantenimiento y de componentes.

El Proyecto “Solar térmica para extracción de aguas profundas”, supone una notable ventaja e innovación para la obtención segura de agua a elevadas profundidades, utilizando la energía térmica del sol, especial para zonas desérticas y aisladas y en áreas distantes de población que carezcan de tendido eléctrico o suministro habitual de combustibles, así como de mantenimiento, el equipo de impulsión por sus características es idóneo para su aplicación a viviendas, asentamientos, cultivos, abrevaderos, etc…

El Proyecto aglutina dos sistemas, un sistema de captación solar amplificada (SCPA) a temperatura de trabajo de 87 ºC y un sistema termodinámico que da lugar a la impulsión de fluidos a elevada presión.

El sistema está constituido mediante un diseño mecánico robusto y de gran sencillez, sin dependencia de componentes eléctricos y/o electrónicos, concebido para lugares alejados donde se requieran servicios seguros de agua, esto permite descartar los posibles fallos derivados de los componentes eléctricos, al disponer de un diseño estático que mediante ciclo termodinámico, da lugar a un desplazamiento positivo bidireccional, principio que mediante transmisión hidráulica, efectúa la impulsión de fluidos a elevada presión.

Esta técnica permite la extracción de aguas a una profundidad no limitativa, a título orientativo, a una profundidad de 55mts. permite obtener un caudal medio de 5/6 m3 en día insolado por m2 de captador solar térmico.

El retorno económico de la inversión se obtiene en los 4/5 primeros años, los equipos están diseñados para más de 10 años sin reposición.

Tecnología

El sistema de captación solar amplificada (SCPA), constituido por un captador de una superficie de 1,5 m2 y el sistema amplificador con un factor óptico equivalente a 1,8 soles neto, los materiales y el diseño del captador solar y del amplificador de irradiación solar permiten una perfecta inserción en ambientes salino y/o de polvo atmosférico y soporta temperaturas próximas a 200 ºC en continuo en el sellado del vidrio con el bastidor.

El sistema termodinámico es actuado mediante un fluido motor específico, el sistema de captación (SCPA) aporta la energía al (foco caliente) a la temperatura de (75 a 85 ºC). El (foco frío) es el correspondiente a la temperatura del agua impulsada (15 a 20 ºC), el diferencial térmico establecido en el ciclo da lugar al trabajo obtenido, que mediante transmisión hidráulica “desplazamiento positivo”, permite la impulsión de fluidos a elevada presión.

Gráfico impulsión de agua en litros/h por m2
La Fig.-1 describe la impulsión de agua en litros/h por m2 de captador solar, en función de la altura manométrica en m.c.a.

Aplicaciones

Para extracción de agua a profundidades de 20 a 90 mts., el equipo de impulsión por sus características, es idóneo para su aplicación a viviendas, asentamientos, cultivos, abrevaderos, “oasis artificial” etc…

Estas características, permiten una notable y exponencial inserción en zonas aisladas y desérticas con elevada irradiación solar, sometidas a ambiente salino y polvo atmosférico como: África en toda su extensión, Medio Oriente, Asia, América central, Países mediterráneos etc…

Funcionalidad y utilidad

  • La no dependencia de energía convencional así como de componentes eléctricos y/o electrónicos, es idóneo para lugares alejados donde se requiera un servicio permanente y seguro de agua.
  • Autonomía energética “solar térmica”.
  • Impulsión actuada por ciclo termodinámico.
  • Transmisión hidráulica hasta el nivel de captación (desplazamiento positivo).
  • Diseño mecánico robusto de gran sencillez, especial para ambiente salino.
  • Limpieza cíclica automática del sistema óptico y captador solar.
  • Protección a sobrepresiones, por desvío óptico del sistema de captación solar (SCPA), con retorno a la presión de trabajo de forma automática.
  • Las necesidades de mantenimiento son prácticamente inexistentes.
  • El “Compresor termo-solar” permite adaptarse a las condiciones locales de una ubicación específica.
  • El tiempo estimado de vida del sistema de bombeo es superior a 12 años.
  • El retorno económico de la inversión se obtiene en los 4/5 primeros años.

Aspecto innovador y valor añadido

En la actualidad la extracción de aguas más o menos profundas se realiza mediante bombas centrífugas; en zonas distantes de la red eléctrica se utiliza captación fotovoltáica, esta aplicación limita la profundidad de extracción a 50 mts., que añadido a la dependencia de los componentes eléctricos, como son los fallos derivados de estanqueidad, ambiente exterior salino etc…., que es función de la zona climática de ubicación, además hay que añadir otras dependencias como la lejanía del suministro y reparación, todas estas incidencias dan lugar a limitar un suministro vital de agua para la vivienda, el abrevadero, el cultivo etc…

El sistema propuesto dispone de un notable componente innovador, al poder satisfacer un servicio de vital importancia sin contratiempos, que en la actualidad adolece la extracción de aguas mediante sistemas fotovoltáicos y que se resume en los siguientes beneficios: Duplicar la irradiación solar por m2 de captador, así como su autonomía al depender de fuente renovable, el principio de impulsión es estático y depende de ciclo termodinámico, que mediante transmisión hidráulica da lugar a la impulsión de agua a profundidades próximas a 120 mts., dando lugar a un suministro seguro de agua para la vivienda, el abrevadero, el cultivo etc…

El valor añadido en el proyecto es de acuerdo a los aspectos descritos, como la técnica utilizada en la captación termo-solar amplificada (SCPA), y el sistema de impulsión termodinámica, cuyo conjunto permite obtener elevadas presiones para la impulsión de aguas profundas, así como la fiabilidad del sistema frente a fallos, dando lugar a un suministro seguro de agua, todo ello permite un notable agregado técnico y comercial al producto, con respecto a los equipos actuales del mercado.