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Se puede realizar una división en dos grandes grupos de los sistemas de desalación basados en tecnología solar térmca:

a. Desalación solar térmica directa, en la que se produce el destilado directamente en el colector solar, es decir, el colector y el destilador están integrados, como es el caso de los destiladores solares.

b. Desalación solar térmica indirecta, en la que se emplean dos subsistemas, uno para la captación solar de nergía, y otro para efectuar la desalación. Ejemplo de este tipo son las unidades de destilación térmica (MED, MSF, etc) acopiadas a un sistema solar térmico.

Destiladores solares

Un destilador solar (o solar still) es un sistema de desalación basado en la utilización de la energía solar térmica para la obtención de agua a través del efecto de humidificación. El vapor de agua contenido en el aire húmedo es posteriormete condensado, con lo que se obtiene agua dulce, simulando así en pequeña escala el fenómeno natural de la formación de las nubes y de la lluvia.

Las dos partes fundamentales que componen el diseño básico de un destilador solar son la psicina o estanque y la cubierta.

Un ámbito donde a pesar de su baja productividad, los destiladores solares pueden tener cabida es en las aplicaciones a pequeña escala, como por ejemplo el suministro a familias o pequeños núcleos de población, donde la energía solar y la mano de obra sean abundantes pero no se disponga de suministro eléctrico. Se tienen informaciones de destiladores solares que convenientemente construidos y mantenidos han operado durante más de veinte años eficazmente.

Destilador solar de batea efecto simple y multiefecto

En la piscina o estanque se almacena el agua a desalar. Para este fin se puede utilizar bien una cavidad natural en el terreno, o bien un recipioente fabricado en materiales que no afecten al agua, y normalmente de color negro para absorver eficientemente la radiación.

Por su parte, la cubierta consta de una superficie transparente colocada sobre el estanque, fabricada principlmente en materiales tales como el plástico o el vidrio. La cubierta provoca en condiciones adecuadas que se obtengan temperaturas lo suficientemente elevadas (en torno a 60ºC) como para producir la evaporación de una parte dle agua del estanque. Dichas temñperaturas se consiguen gracias al 'efecto invernadero' provocado por la cubierta transparente , y que consiste en que la mayor parte de la radiación solar exterior consigue atravesar la superficie de la cubierta, quedando después atrapada. una parte de esta radiación es absorvida por el agua que se encuentra en el estanque, y la otra parte es emitida pcon una longityud de onda mayor que la radiación incidente. A causa de su mayor longitud de onda, esta radiación no puede atravesar hacia el exterior la cubierta transparente, quedando confinada dentro del destilador solar. Ambas radiaciones provocan un incremento d ela temperatura ambiente en el interior que favorece la evaporación de una pequeña parte del agua disponible en el estanque. El vapor así otenido se condensa alentrar en contacto con la cara interior de la cubierta y forma pequeñas gotas d eagua destilada o dsala que terminan uniéndose entre sí y deslizando por la pendiente de la cuvierta. Finalmente son recogidas y canalizadas hasta un colector y terminan en el depósito de agua destilada.

Presentan rendimientos típicos del 30%, entendiendo como tal la cantidad de agua destilada producida, frente a la cantidad máxima que podría producirse considerando la radiación solar incidente de la que se dispone y el calor de vaporización del agua.

Estos equipos no se emplean para la producción de grandes cantidades de agua desalada, a causa de que presentan una baja producción de destilado por unidad de superficie del estanque. La producción específica diaria de un destilador solar simple tipo batea se encuentra entre 1 y 4 litros por cada m2 de superficie. Si se desan producciones superiores que puedan cubrir las demandas de mayores núcleos de población o las de otras aplicaciones (agricultura, industria, saneamiento....) se ha de considerar la desalación solar térmica indirecta por su mayor capacidad.

Destilador multiefecto

Con esta configuración, la mayor pérdida de energía se produce enforma de calor latente de condensación del agua en la cubierta, con lo que la energía que es necesaria para producir el destilado es aproximadamente igual a su calor de vaporización, es decir, 2.770 kJ/kg. (630 kWh/m3). El rendimiento térmico de los destiladores solares puede incrementarse significativamente reutilizando dicho calor en dos o más etapas. Así, en un destilador solar tipo batea se puede incorporar una superficie (o incluso más) entre la piscina y la cubierta. Sobre esta superficie, que sirve de fondo de un recipiente que también contiene agua salada, se condensa el vapor de agua que proviene de la piscina. En dicha condensación el vapor cede su calor latente y calienta el agua salada contenida en este recipiente intermedio. Este tipo de destiladores se llama multiefecto.

Destiladores solares de mecha

En estos equipos, el agua de alimentación fluye lentamente a través de un material poroso -mecha- que absorve la radiación. Presenta dos ventajas fundamwentales sobre los destiladores solares de batea. La primera es que permite que el material poroso por el que discurre el agua pueda inclinarse, con lo que se consigue un mejor ángulo con el Sol. Esto se traduce en una menor reflexión, y una mayor superficie efectiva. La segunda ventaja radica en que el material que conforma la mecha permite tener una capa de agua a desalar con un espesor miuy fino, que puede ser calentada más rápidamente y hasta una temperatura superior, al presentar una menor capacidad calorífica.

En cuanto a su forma geométrica, pueden construirse en varias configuraciones, aunque se dividen en dos grupos principales: de simple y de doble pendiente.

Éstas y otras muchas modificaciones sobre el diseño básico han sido analizadas por diferentes estudios, permitiendo mejorar su factgor de rendimiento, pero al mismo tiempo haciendo más compleja la construcción y mantenimiento de dichos equipos.

Pervaporación solar térmica

Se entiende por pervaporación al método de separación de una mezcla de dos líquidos mediante su vaporización parcial a través de una membrana no porosa. La palabra se deriva de los dos pasos básicos que componen el proceso: en primer lugar, la permeación de un caudal a través de la membrana, y posteriormente su evaporación pasando a la fase de vapor.

Las membranas empleadas para pervaporación están hechas a base de polímeros, una de cuyas características más importantes radica en tener una estructura libre de poros. Por esta razón, son mucho más rsistentes al ensuciamiento y tampoco precisan de una presión hidráulica para forzar el paso del fluido a través de su superficie, al contrario d elo que ocurre con la Ósmosis Inversa. El agua puede atravesar dichas membranas por un proceso de afinidad química.

En este sistema se hace circular agua salada a lo largo del interior de unas membranas enforma de tubo (1) y que hacen también las funciones de colectores solares. Estas membranas son de color negro para mejorar su eficiencia, y se montan bajo una cubierta plástica con una estructura tipo invernadero o túnel (2), lo que evita la posterior pérdida de vapor. El agua salada de aporte acaba atravesando la pared de la membrana por permeación, y llega hasta la superficie de la misma. Una vez sobre la superficie de la membrana y gracias al calor solar, dicho caudal se convierte en vapor (vaporización) (3) que fluye hasta la parte más fría del sistema donde es condensado. El destilado líquido obtenido es recogido en unos canales (4). Como resultado final, los compuestos no deseados (sales, metales pesados, sólidos en suspensión, etc) acaban concentrados en el inteiror de la membrana y son posteriormente eliminados. on las investigaciones actualmente en curso se han conseguido porcentajes de conversión del 90%, es decir, de cada 100 partes de agua de aporte, 90 se obtienen como destilado y 10 como salmuera o vertido. En cuanto a la producción específica por unidad de superficie, por experiencias desarroladas en Omán y en las Islas Canarias, es hasta la fecha muy reducida (entre 5 y 7 litros por m2 y día). Las temperaturas de operación se sitúan entre los 50 y 80ºC.

Una importante ventaja que este sistema tiene frente a un destilador solar convencional radica en que no permite que elementos volátiles puedan evaporarse y acaben junto con el destilado. Se está por ello investigando su utilización en la desalación de aguas salobres contaminadas con hidrocarburos, que se obtienen como un subproducto del proceso de extracción del petróleo del subsuelo.

Fuente: Era Solar, enero - febrero 2006