anÁlisis de la calidad de agua obtenida a partir de …

UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

CARRERA DE INGENIERIA AMBIENTAL

ANÁLISIS DE LA CALIDAD DE AGUA OBTENIDA A PARTIR DE UN SISTEMA DE CONDENSACIÓN DE LA

HUMEDAD DEL AIRE

TRABAJO NO EXPERIMENTAL

Trabajo de titulación presentado como requisito para la obtención del título de

INGENIERO AMBIENTAL

AUTOR

GONZÁLEZ COBO XAVIER ERNESTO

TUTOR ING. ARCOS JÁCOME DIEGO

GUAYAQUIL – ECUADOR

2020

PORTADA

2


FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, ARCOS JÁCOME DIEGO, docente de la Universidad Agraria del Ecuador, en mi

calidad de Tutor, certifico que el presente trabajo de titulación: “ANÁLISIS DE LA

CALIDAD DE AGUA OBTENIDA A PARTIR DE UN SISTEMA DE CONDENSACIÓN

DE LA HUMEDAD DEL AIRE”, realizado por el estudiante GONZÁLEZ COBO

XAVIER ERNESTO; con cédula de identidad N° 093062742-7 de la carrera

INGENIERÍA AMBIENTAL, Unidad Académica Guayaquil, ha sido orientado y

revisado durante su ejecución; y cumple con los requisitos técnicos exigidos por la

Universidad Agraria del Ecuador; por lo tanto se aprueba la presentación del mismo.

Atentamente, Ing. DIEGO ARCOS JÁCOME, M.Sc. Guayaquil, 16 de noviembre del 2020

3


FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN

Los abajo firmantes, docentes designados por el H. Consejo Directivo como miembros

del Tribunal de Sustentación, aprobamos la defensa del trabajo de titulación:

“ANÁLISIS DE LA CALIDAD DE AGUA OBTENIDA A PARTIR DE UN SISTEMA

DE CONDENSACIÓN DE LA HUMEDAD DEL AIRE”, realizado por el estudiante

GONZÁLEZ COBO XAVIER ERNESTO, el mismo que cumple con los requisitos

exigidos por la Universidad Agraria del Ecuador.

Atentamente,

Blgo. Arízaga Gamboa Raúl, M.Sc. PRESIDENTE

Ing. Arcos Jácome Diego, M.Sc. Oce. Zambrano Zavala Leila, M.Sc. EXAMINADOR PRINCIPAL EXAMINADOR PRINCIPALIZADA

Guayaquil, 16 de noviembre del 2020

4

Dedicatoria

A mis padres William González Villalta y Aurora Cobo

Mejía, quien gracias a su apoyo incondicional me

impulsaron a seguir adelante, a mi prometida Michelle

Jusufovic, quien a pesar de la distancia fue un pilar

fundamental para culminar mi carrera debido al apoyo,

comprensión y amor incondicional recibido.

A ellos dedico este triunfo.

5

Agradecimiento

Agradezco a mi tutor de tesis, el Ingeniero Diego Arcos

Jácome, por orientarme y apoyarme en este trabajo

científico.

A la Universidad Agraria del Ecuador por darme la

oportunidad de desarrollarme como profesional.

6

Autorización de Autoría Intelectual

Yo GONZÁLEZ COBO XAVIER ERNESTO, en calidad de autor(a) del proyecto

realizado, sobre “ANÁLISIS DE LA CALIDAD DE AGUA OBTENIDA A PARTIR DE

UN SISTEMA DE CONDENSACIÓN DE LA HUMEDAD DEL AIRE” para optar el título

de INGENIERO AMBIENTAL, por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD AGRARIA

DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o parte de

los que contienen esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación.

Los derechos que como autor me correspondan, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los

artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

Guayaquil, 16 de noviembre del 2020

_______________________________

GONZÁLEZ COBO XAVIER ERNESTO

C.I. 093062742-7

7

Índice general

PORTADA ................................................................................................................. 1

APROBACIÓN DEL TUTOR ..................................................................................... 2

APROBACIÓN DEL TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN ............................................ 3

Dedicatoria ............................................................................................................... 4

Agradecimiento ........................................................................................................ 5

Autorización de Autoría Intelectual ........................................................................ 6

Índice general ........................................................................................................... 7

Índice de tablas ...................................................................................................... 11

Índice de figuras ..................................................................................................... 12

Resumen ................................................................................................................. 14

Abstract .................................................................................................................. 15

1. Introducción ....................................................................................................... 16

1.1 Antecedentes del problema ............................................................................ 18

1.2 Planteamiento y formulación del problema ................................................... 19

1.2.1 Planteamiento del problema .................................................................... 19

1.2.2 Formulación del problema ....................................................................... 21

1.3 Justificación de la investigación .................................................................... 21

1.4 Delimitación de la investigación ..................................................................... 22

1.5 Objetivo general ............................................................................................... 22

1.6 Objetivos específicos ...................................................................................... 22

2. Marco teórico ...................................................................................................... 23

2.1 Estado del arte.................................................................................................. 23

2.2 Bases teóricas .................................................................................................. 25

2.2.1 Psicrometría .............................................................................................. 25

8

2.2.1.1. Propiedades de la mezcla gas-vapor .................................................. 25

2.2.1.2. Carta psicrométrica................................................................................ 25

2.2.1.2.1. Temperatura de bulbo seco ............................................................. 25

2.2.1.2.2. Temperatura de bulbo húmedo ....................................................... 26

2.2.1.2.3. Temperatura de punto de rocío ....................................................... 26

2.2.1.2.4. Humedad relativa .............................................................................. 26

2.2.1.2.5. Humedad absoluta ............................................................................ 26

2.2.1.3. Principios básicos de la psicrometría ................................................. 27

2.2.2 Parámetros ambientales ........................................................................... 27

2.2.2.1. Temperatura ........................................................................................... 27

2.2.2.2. Humedad específica (q) ........................................................................ 27

2.2.2.3. Humedad relativa (Hr) ........................................................................... 28

2.2.2.4. Punto de rocío (Pr) ................................................................................ 28

2.2.2.5. Condensación ........................................................................................ 29

2.2.3 Termoelectricidad ..................................................................................... 29

2.2.3.1. Efectos termoeléctricos ........................................................................ 29

2.2.3.1.1. Transferencia de calor por convección .......................................... 29

2.2.3.1.2. Transferencia de calor por conducción .......................................... 30

2.2.3.1.3. Transferencia de calor por radiación .............................................. 30

2.2.3.1.4. Efecto Seebeck ................................................................................. 31

2.2.3.1.5. Efecto Peltier ..................................................................................... 31

2.2.3.1.6. Efecto Thomson ................................................................................ 31

2.2.3.1.7. Efecto Joule ....................................................................................... 32

2.2.3.1.8. Conducción térmica y ley de Fourier .............................................. 32

2.2.3.2. Dispositivos termoeléctricos ............................................................... 33

9

2.2.3.2.1. Propiedades ...................................................................................... 33

2.3 Marco legal ....................................................................................................... 35

2.3.1 Constitución de la República del Ecuador (2008) .................................. 35

2.3.2 Ley Orgánica de recursos hídricos, usos y aprovechamiento del agua

(2014) ................................................................................................................... 35

2.3.3 Código Orgánico del Ambiente (2017). ................................................... 36

3. Materiales y métodos ......................................................................................... 38

3.1 Enfoque de la investigación ............................................................................ 38

3.1.1 Tipo de investigación ............................................................................... 38

3.1.2 Diseño de investigación ........................................................................... 38

3.2.1 Variables .................................................................................................... 39

3.2.1.1. Variable independiente ......................................................................... 39

3.2.1.2. Variable dependiente ............................................................................ 39

3.2.2 Recolección de datos ............................................................................... 39

3.2.4.1. Recursos ................................................................................................ 40

3.2.2.2. Métodos y técnicas ............................................................................... 40

3.2.2.2.1. Diseño del sistema para la generación de agua a partir de la

humedad del aire ............................................................................................... 40

3.2.2.2.2. Cuantificación del agua generada .................................................... 41

3.2.2.2.3 Análisis de calidad de agua producida ............................................. 42

3.2.3 Análisis estadístico ................................................................................... 42

4. Resultados .......................................................................................................... 45

4.1 Diseño del sistema para la generación de agua a partir de la humedad del

aire ........................................................................................................................... 45

4.2 Cuantificación del agua generada .................................................................. 46

10

4.3 Análisis de calidad de agua producida .......................................................... 52

5. Discusión ............................................................................................................ 56

6. Conclusiones ...................................................................................................... 58

7. Recomendaciones ............................................................................................. 59

8. Bibliografía ......................................................................................................... 60

9. Anexos ................................................................................................................ 67

11

Índice de tablas

Tabla 1. Prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de Pearson ................. 50

Tabla 2. Valores de la prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de Pearson

................................................................................................................................. 50

Tabla 3. Valores de la prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de Pearson

para humedad relativa y producción de agua .......................................................... 51

Tabla 4. Análisis de regresión múltiple lineal ........................................................... 52

Tabla 5. Análisis de calidad de agua obtenida basándose en la NTE INEN 1108 y el

Acuerdo Ministerial 097 ............................................................................................ 52

Tabla 6. Prueba de hipótesis t-student de turbidez .................................................. 53

Tabla 7. Prueba de hipótesis t-student de pH .......................................................... 54

Tabla 8. Prueba de hipótesis t-student de coliformes fecales .................................. 55

Tabla 9. Datos multianuales de Humedad relativa, periodo 2007 al 2016. .............. 72

Tabla 10. Datos multianuales de Temperatura, periodo 2007 al 2016. .................... 73

Tabla 11. Datos de agua producidos (ml) en el lapso de 1 hora por día con temperatura

(°C) y Humedad relativa (%) correspondiente .......................................................... 73

Tabla 12. Límites máximos permisibles para agua de consumo humano y doméstico

correspondientes al Acuerdo Ministerial 097 y las NTE INEN 1108 ......................... 73

12

Índice de figuras

Figura 1. Medias, mínima y máxima mensuales del periodo 2007-2016

correspondiente a humedad relativa (%) .................................................................. 46


correspondiente a Temperatura (°C) ........................................................................ 47

Figura 3. Agua producida por el dispositivo por un lapso de 1 hora en 7 días de

experimentación ....................................................................................................... 47

Figura 4. Datos de Humedad relativa obtenidos por el dispositivo durante los 7 días

de muestreo ............................................................................................................. 48

Figura 5. Datos de temperatura obtenidos por el dispositivo durante los 7 días de

muestreo .................................................................................................................. 49

Figura 6. Diagrama de dispersión entre la producción de agua con respecto a la

temperatura .............................................................................................................. 49

Figura 7. Diagrama de dispersión entre la producción de agua con respecto a la

temperatura .............................................................................................................. 51

Figura 8. Porcentaje de población con agua por red pública ................................... 67

Figura 9. Cobertura de agua por red pública provincia del Guayas ......................... 67

Figura 10. Cobertura de alcantarillado provincia del Guayas ................................... 68

Figura 11. Sistema de producción de agua (WMS) de Eole Water .......................... 68

Figura 12. Sensor DHT11 Arduino ........................................................................... 69

Figura 13. Sistema de serpentín enfriado por sistemas Peltier ................................ 69

Figura 14. Dispositivo de captación de agua ............................................................ 70

Figura 15. Conteo de coliformes fecales .................................................................. 70

Figura 16. Medición de Coliformes fecales .............................................................. 71

Figura 17. Medición de pH ....................................................................................... 71

13

Figura 18. Medición de Turbidez .............................................................................. 72

14

Resumen

Una de las problemáticas a nivel mundial es el abastecimiento de agua, se estima

que para el 2050 habrá un aumento de 20 al 30% en el consumo de este recurso. En

la actualidad Latinoamérica cuenta con una abundancia relativa de recursos de agua

renovable, los cuales representan el 33% del capital hídrico del mundo, pero debido

a malas administraciones, corrupción e injusticias sociales hay zonas en donde no

cuentan con agua potable o alcantarillado. Pese a que Guayaquil es el cantón con el

porcentaje más alto en cuanto a cobertura de agua por red pública con 85,4% y 60,6%

de alcantarillado, es importante señalar que la calidad de agua no es la óptima debido

al paupérrimo tratamiento de agua. El estudio tuvo como objetivo aprovechar las

condiciones climáticas de Guayaquil para extraer agua a partir de la humedad del aire

utilizando un dispositivo de bajo costo diseñado en base a revisión bibliográfica de

experimentos pasados. Se realizó un análisis del mes y hora a la cual se debería

realizar el experimento basándose en datos históricos y datos recogidos con el sensor

dht11. El dispositivo estuvo en funcionamiento en un periodo de 1 hora desde las 7

AM hasta las 8 AM durante la última semana de agosto, donde se registró una

temperatura media de 22 °C y una humedad relativa media de 73°C dando como

resultado un promedio de agua producida de 30,57 ml por día. Todas las muestras

cumplieron con la NTE INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097 en pH, turbidez y

Coliformes Fecales. Se concluye que el agua generada por el dispositivo podría ser

usado como una alternativa de obtención de agua para uso doméstico ya que cumple

con las normativas antes mencionadas.

Palabras clave: agua, humedad, temperatura, dispositivo, calidad.

15

Abstract

One of the global problems is water supply, it is estimated that by 2050 there will

be a 20 to 30% increase in water consumption. Nowadays, Latin America has a

relative abundance of renewable water resources, which account for 33% of the

world's water capital, but due to poor administrations, corruption and social injustices

there are areas where they do not have drinking water or sewerage. Although,

Guayaquil is the canton with the highest percentage in terms of water coverage by

public network with 85.4% and 60.6% sewerage. It is important to note that the water

quality is not optimal due to the poor water treatment. This study aimed to take

advantage of Guayaquil's climatic conditions to extract water from air humidity using

a low-cost device designed based on bibliographic review of past experiments. An

analysis of the month and time at which the experiment should be performed based

on historical data and data collected with the dht11 sensor was performed. The device

was in operation for a period of 1 hour from 7 AM to 8 AM during the last week of

August, where an average temperature of 22°C and an average relative humidity of

73°C were recorded resulting in an average of water produced of 30.57 ml per day. All

samples complied with NTE INEN 1108 and Ministerial Agreement 097 in pH, turbidity

and Fecal Coliforms. It is concluded that the water generated by the device could be

used as a water collection alternative for domestic use as it complies with the

regulations.

Keywords: water, humidity, temperature, device, quality.

16

1. Introducción

El agua es un recurso cada vez más escaso, y según el informe de la Organización

de las Naciones Unidad para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) esto es

debido al aumento sostenido en su uso del 1% anual alrededor del mundo desde los

años 80 del siglo pasado, impulsado por el aumento poblacional, desarrollo

socioeconómico y cambios en los modelos de consumo. Se estima que la demanda

mundial de este recurso siga aumentando a un ritmo parecido hasta 2050, lo que

representa un incremento significativo del 20 al 30% por encima del nivel de consumo

actual (Organización de las Naciones Unidas para la Educación, 2019).

Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) se estima que, en el

año 2025, la mitad de la población mundial vivirá en zonas con escasez de agua. Uno

de los principales desafíos es la reutilización de aguas residuales para recuperar

agua, nutrientes o energía, este método actualmente representa el 7% de las tierras

de regadío (Organización Mundial de la Salud [OMS], 2019).

La agricultura es responsable del 70% de las extracciones de agua dulce y de más

del 90% de su uso consuntivo, lo que hace que la agricultura sea el sector económico

en el que la escasez de agua tiene más relevancia. Se espera que para el año 2050

sea necesario producir 1 billón de toneladas de cereal y 200 millones toneladas de

carne para poder satisfacer la creciente demandas de alimentos (Organizacion de las

Naciones Unidas para la Alimentacion y la Agricultura [FAO], 2013).

En el ciclo hidrológico mundial, los recursos hidrológicos renovables suponen

42,000 𝑘𝑚3/año. De esta cifra, unos 3,900 𝑘𝑚3 se extraen de ríos y acuíferos para

consumo humano: unos 2710 𝑘𝑚3 (70%) se destinan al riego, el 19% a la industria y

el 11% al uso urbano (FAO, 2012). Las aguas subterráneas abastecen de agua

potable por lo menos al 50% de la población mundial y representan 43% de toda el

17

agua utilizada para el riego. A nivel mundial, 2500 millones de personas dependen

exclusivamente de los recursos de aguas subterráneas para satisfacer sus

necesidades básicas diarias de agua (UNESCO, 2015).

Latinoamérica y el Caribe (LAC) con una población de 610 millones de habitantes

(8,6% de la población mundial) y un área de 20 millones de 𝑘𝑚2 (15% del territorio

mundial), la región de LAC está conformado por un mosaico de 31 países del

continente americano, con una importante variedad climática y geográfica que se

traduce en un escenario hídrico diversos, ya que alberga el río más grande del mundo

en la cuenca del Amazonas, hasta la escasez extrema, en uno de los desiertos más

áridos del mundo, el Atacama, pasando por la escasez de agua en las islas del Caribe

(Ballestero, Arroyo, & Mejía, 2015).

Los países latinoamericanos cuentan con una abundancia relativa de recursos de

agua renovable, los cuales justos representan el 33% del capital hídrico del mundo, y

tienen una dotación per cápita elevada con un promedio regional de 22,929

𝑚3/persona/año (casi un 300% más alto que el promedio mundial). A pesar de la

abundancia hídrica existen millones de personas que no tienen acceso al agua debido

a una combinación de urbanización rápida y una gobernabilidad débil (Ballestero et

al., 2015).

En el Ecuador, según datos del Instituto Nacional de Estadística y Censo, la

población con agua por red pública pasó de 80,7% en 2007 a 88,7% en 2016; es decir

que la cobertura aumento 8 puntos porcentuales (pp). En este periodo, 3’791,879

personas alcanzaron acceso a agua por estas fuentes mejoradas, llegando a un total

de 14’829,910 personas con fuente mejorada de agua en el país (ver anexos Figura

8) (Instituto Nacional de Estadistica y Censo [INEC], 2018).

18

Según datos de la Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo (SENPLADES)

la provincia del Guayas cuenta con la cobertura de agua por red pública de un 84% y

un 61,7% de alcantarillado. Guayaquil ocupa el porcentaje más alto de la provincia

con una cobertura de agua por red pública de 85,4% y 60,6% de alcantarillado (ver

anexos Figura 9Figura 10) (Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo

[SENPLADES], 2014).

Este trabajo tiene como finalidad analizar el método de obtención de agua mediante

la condensación de la humedad del aíre utilizando celdas de Peltier como el principal

componente del dispositivo y comparar la relación costo/producción del sistema.

1.1 Antecedentes del problema

Los sistemas de generación de agua mediante la condensación de la humedad del

aire, son uno de los métodos más investigados en la actualidad, esto debido a su alto

potencial hídrico que puede ser explotado utilizando diferentes tecnologías. Aunque

su principio es el mismo, los métodos utilizados varían con respecto al autor. Una

investigación realizada en la ciudad de México utilizó un prototipo higroimán CP-HI-

03, como inductor para las condiciones del punto de rocío (Bautista , Tovar, Palacios,

& Mancilla, 2011).

Marc Parent, inventor y empresario Francés es el creador la empresa Eole Water,

inventores de un sistema eólico capaz de producir unos 1000 litros diarios si las

condiciones son las adecuadas, entre las condiciones están, velocidad del viento de

35 km/h y se registran niveles medios de humedad (ver anexo Figura 11)

(Organización Mundial de la Propiedad Intelectual [OMPI], 2010).

En otra investigación realizada en México se probó el prototipo CP-HID-04 como

higroimán para la condensación del agua, además se analizó la presencia de metales

19

pesados y la cantidad de Coliformes totales y fecales en las muestras de agua

obtenidas (Bautista, 2013)

En Colombia se analizó la factibilidad en la implementación de un proyecto para

obtener agua potable para una población vulnerable. El estudio de factibilidad se

realizó en base a las variables geográficas, sociales, geográficas, económicas de esta

región (Paz, Moyano, Ballesteros, & Diaz, 2018).

Otro proyecto realizado en Colombia, puso a prueba un prototipo generador de

agua con celdas de Peltier alimentado con energía solar (Garcia & Moreno , 2017).

En un estudio paralelo realizado en la ciudad de Bogotá se compararon la eficiencia

de tres prototipos, en el primero se utilizó como condensador celdas Peltier, el

segundo prototipo se utilizó con un radiador al aire libre y en el tercero se utilizó un

condensador con radiador aislado (Barinas & Camargo, 2018).

En una investigación realizada en la ciudad de Riobamba, se describió la capacidad

de un proyecto para generar agua, el cual funciona con acción eólica, y como

condensador fue utilizado las bajas temperaturas alcanzadas bajo el suelo, sin ningún

otro aporte energético extra (Balseca, Caicedo , Mayorga, Orna , & Viteri , 2018).

1.2 Planteamiento y formulación del problema

1.2.1 Planteamiento del problema

La sequía es uno de los peligros naturales más devastadores que paraliza la

producción de alimentos, agota los pastizales, perturba los mercados y, en los casos

más extremos, causa la muerte generalizada de personas y animales. En los últimos

años, las sequias han dado lugar a algunos desastres humanitarios de mayor

gravedad, entre los cuales se encuentran las regiones del Cuerno de África (2011) y

el Sahel (2012), que amenazaron las vidas y los medios de vida de millones de

personas (FAO, 2012).

20

América Latina y el Caribe concentran casi un tercio de los recursos hídricos

mundiales, sin embargo, posee un 36% de zonas áridas, entre las que incluye el

desierto más árido del mundo. Según datos de la BBC, Chile enfrenta la década más

seca de su historia desde 1915, ha sido denominada “Megasequía” que ha dejado

agricultores y familias vulnerables. Esta escasez de precipitaciones ha provocado el

colapso de sistemas de riego. Desde el 2010, cada año se ha registrado

precipitaciones por debajo de lo normal, alrededor de 20% y el 40%. En ciertas zonas

se ha llegado a registrar entre el 10 y 20% de precipitaciones (BBC News Mundo,

2020).

En el 2018 Ecuador fue anfitrión del Día mundial de lucha contra la desertificación

y la sequía de las Naciones Unidas debido a las diferentes acciones para enfrentar

dicho problema tomadas por el ministerio del Ambiente (MAE), se enfatizó que la

región costera, los valles interandinos y páramo son las principales zonas

susceptibles a la desertificación en el país, la cual se ve potenciada por la sequía y

otros factores climáticos (Deutsche Welle, 2020). Es importante señalar que la sequía

y desertificación es un grave problema que afecta a la soberanía alimentaria de todo

el país.

Según datos de Pozo, Serrano, y Molina (2018), en Ecuador a nivel nacional, hubo

un incremento en el suministro de agua, pasó de 80,7% en 2007 a 88,7% en 2016,

es decir que en este periodo, 3’791,879 personas alcanzaron acceso a agua por

fuentes mejoradas, para un total de 14’829,910 personas con fuente mejorada de

agua en el país.

Es importante acotar que el verdadero problema actual de Ecuador no es la

cobertura ya que existen áreas con una cobertura superior al 90% en los aspectos de

fuentes mejoradas de agua, cercanía y suficiencia. El verdadero problema es la

21

calidad de agua, ya que alcanza niveles del 79.3% de la población (Pozo et al., 2018).

Por esta razón, este proyecto se basa en la producción de agua para consumo

doméstico y en el análisis del agua producida en comparación con las Normas

Técnicas Ecuatorianas INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097. Con la finalidad de

encontrar una solución para esta problemática.

1.2.2 Formulación del problema

¿Cuántos ml de agua se podrá generar durante el funcionamiento del dispositivo?

¿El agua generada mediante el dispositivo cumple con los parámetros a analizar

según la Norma Técnica Ecuatoriana (NTE) 1108 y el Acuerdo Ministerial 097?

1.3 Justificación de la investigación

Este estudio se realiza con la finalidad de promover una posible solución para

la escasez de agua potable en ciertos sectores en donde las condiciones son ideales

para poder utilizar un sistema generador de agua a partir de la humedad del aire. Se

tratará de usar el mejor diseño de un dispositivo que pueda ser utilizado para esta

finalidad. Es importante señalar que actualmente la ciudad de Guayaquil no cuenta

con agua apta para el consumo humano por tuberías, debido a la escasez de un

correcto sistema de aguas residuales. La implementación de un sistema de

generación de agua podría beneficiar a sectores aledaños de la ciudad de Guayaquil

que no cuentan con alcantarillado ni una fuente de agua confiable. Gracias a la

recopilación bibliográfica se puede asegurar que un sistema de aprovechamiento de

la humedad de aire es posible, lo realmente importante es la calidad de agua a

obtener, la cuantificación y el costo total en el uso y fabricación del sistema. Es

importante señalar que para el correcto funcionamiento del dispositivo las condiciones

ambientales como la temperatura y humedad relativa son fundamentales.

22

1.4 Delimitación de la investigación

Espacio: El estudio se realizó en la ciudadela Vernaza Norte en la ciudad de

Guayaquil, con coordenadas:

Latitud -2.153380 (2°09’12.1680’’), Longitud -79.892307 (79°53’32.3052’’)

Tiempo: El proyecto tiene una duración de 3 meses.

Población: El proyecto fue capaz de beneficiar a un hogar de 5 personas.

1.5 Objetivo general

Analizar la calidad de agua obtenida a partir de un sistema de condensación de la

humedad del aire en la ciudad de Guayaquil, para su consumo doméstico.

1.6 Objetivos específicos

Diseñar un sistema para la generación de agua a partir de la humedad del

aire.

Cuantificar la producción de agua durante un periodo de tiempo

determinado.

Analizar la calidad de agua de las muestras obtenidas en el proceso.

1.7 Hipótesis

El agua obtenida mediante el sistema de generación de agua a partir de la

humedad del aire, cumple con los parámetros de la norma NTE INEN 1108 y el

Acuerdo Ministerial 097.

23

2. Marco teórico

2.1 Estado del arte

Al utilizar el prototipo higroimán CP-HI-03 en pruebas para obtener agua mediante

la condensación de la humedad relativa del aire, se obtuvo 1,98 L de agua cada 15

horas utilizando el higroimán entre -17 a -4°C, el cual según los resultados fue más

eficiente al operar en periodos mayores a 1 hora. Hay que considerar que se

consumieron 3 kWh para obtener 1 L de agua (Bautista et al., 2011).

El Sistema de Producción de Agua (WMS) de Eole Water en condiciones ideales

es capaz de producir aproximadamente 1000 litros diarios si la velocidad del viento

es de 35 Km/h y se registran niveles medios de humedad. Es importante considerar

la calidad del aire ya que puede transportar impurezas y contaminantes (Ver anexos

figura 4) (OMPI, 2010).

Bautista (2013), realizó un estudio del aprovechamiento de la humedad atmosférica

como fuente no convencional de agua para uso doméstico utilizando el prototipo de

higroimán CP-HID-04 utilizado en la ciudad de México, Huichapan y Tlaxcala.

Los resultados del estudio, fue posible con el modelo matemático estimar los

volumenes de agua que pueden obtenerse de la condensacion atmosferica en

diferentes zonas geograficos de México y el mundo. La presencia de coliformes

totales en la Ciudad de México y Tlaxcala fue debido a la excesiva contaminación y a

su cercania a una planta de tratamiento de agua. Sin embargo de acuerdo a su

caracteristica fisicoquimicas presenta valores aceptables para consumo humano.

Diaz et al. (2018), realizaron una evaluación de factibilidad en la implementacion

de un sistema de generacion atmosférico de agua potable para los habitantes de la

vereda Paramón en el municipio de Pulí en el departamento de Cundinamarca.

24

Como conclusión final, se obtuvo que los estudios realizados muestran que el

proyecto cuenta con factibilidad desde diferentes componentes, pero en cuanto al

componente financiero, no es posible sustentar la propuesta a un valor que los

habitantes estén dispuestos a pagar.

Moreno y Garcia (2017), diseñaron e implementaron un prototipo capaz de obtener

agua a partir de la condensación en la humedad del aire, para esto se utilizadon

arreglos de celdas de Peltier para obtener la mayor cantidad de agua potable bajo

factores ambientales.

La cantidad de agua conseguida con 4 celdas peltier a una temperatura de 18°C y

una humedad relativa promedio de 54% fue de 2 ml, en este estudio se recalca la

importancia de las condiciones ambientales y el diseño del dispositivo.

Se pudo comprobar que las celdas peltier alcanzan una temperatura más abajo del

punto de rocio, produciéndose el cambio de estado gaseoso del agua a estado líquido

generando gateo.

Barinas y Camargo (2018), Se pudo comprobar que el método de condensacion

por medio de un radiador, es más eficiente que el uso de celdas peltier por su mayor

superficie para recolectar agua.

Para alcanzar el objetivo de producción de 100 ml en condiciones promedio de

Bogotá se necesitaron aproximadamente 2 horas con 15 minutos, esto debido a que

las condiciones climáticas no son adecuadas.

En la ciudad de Guayaquil se realizó un estudio para determinar una estimación en

cuanto a la producción de agua captada de neblina. La estimación determino que se

puede recolectar 4,67 L/ día (Tapia, 2019).

25

2.2 Bases teóricas

2.2.1 Psicrometría

2.2.1.1. Propiedades de las mezclas gas-vapor

El aire es una mezcla gaseosa, cuya composición no cambia en una altura

considerable. El aire está constituido básicamente por nitrógeno (N) en una

proporción del 75.51% y de oxigeno (O2) con un 23,01%, el 1,48% restante lo

constituyen el argón (A), anhídrido carbónico (CO2), hidrógeno (H2), Neón (Ne), Helio

(He), Kriptón (Kr) y Xenón (Xe). Además de estos gases permanentes, el aire contiene

variables de vapor de agua, debido a los procesos de evaporación y de anhídrido

carbónico (CO2) (Figueroa, 2002).

2.2.1.2. Carta psicrométrica

La carta psicrométrica es la representación gráfica de las tablas, en donde, se

pueden analizar gráficamente las propiedades psicrométricas y se facilita la solución

de diferentes problemas (Hernández , 2009).

La carta, básicamente, está conformada por la relación entre cinco propiedades del

aire.

Temperatura de bulbo seco

Temperatura de bulbo húmedo

Temperatura de rocío

Humedad relativa

Humedad específica

2.2.1.2.1. Temperatura de bulbo seco

La temperatura del bulbo seco, es la temperatura de un termómetro ordinario. En

la carta psicométrica, esta escala es la horizontal (abscisa) en la parte baja de la carta.

Las líneas que se extienden verticalmente desde la parte baja hasta la parte alta de

26

la carta, se llaman líneas de temperatura de bulbo sexo constantes o líneas de bulbo

seco (Britto, 2005).

2.2.1.2.2. Temperatura de bulbo húmedo

La temperatura del bulbo húmedo corresponde a la temperatura medida con un

termómetro de bulbo húmedo. Siendo esta la temperatura que resulta cuando se

evapora el agua de la mecha que cubre el bulbo de un termómetro ordinario. La escala

de temperatura del bulbo húmedo, es la que se encuentra del lado superior izquierdo,

en la parte de la curva de la carta psicrométrica. Las líneas de temperatura son

constantes y se desplazan diagonalmente de izquierda a derecha y de arriba hacia

abajo en un ángulo de aproximadamente 30° de la horizontal (Britto, 2005).

2.2.1.2.3. Temperatura de punto de rocío

La temperatura de punto de Rocío corresponde a la temperatura a la cual se

condensará la humedad sobre una superficie. En la carta psicrométrica utiliza la

misma escala de temperatura que el bulbo húmedo. Sin embargo, sus líneas corren

de manera horizontal de izquierda a derecha (Britto, 2005).

2.2.1.2.4. Humedad relativa

Las líneas de humedad relativa constante, son las líneas curvas que se extienden

hacia arriba y hacia la derecha. Se expresan siempre en porcentaje, cada valor se

indica sobre cada línea. Las líneas de Humedad relativa, disminuyen en valor al

alejarse de la línea de saturación hacia abajo y hacia la derecha (Britto, 2005).

2.2.1.2.5. Humedad absoluta

La humedad absoluta, es el peso real de vapor de agua en el aire. También se lo

conoce como humedad especifica. La escala de la humedad absoluta, es la escala

vertical (ordenada) que se encuentra al lado derecho de la carta psicrométrica (Britto,

2005). Los valores de esta propiedad se expresan, en gramos de humedad por

27

kilogramo de aire seco (g/Kg), en el sistema internacional, y en gramos por libra (gr/lb),

en el sistema inglés (Hernández , 2009).

Las líneas de humedad absoluta, corren horizontalmente de derecha a izquierda,

y son paralelas a las líneas de punto de rocío y coinciden con estas. Así podemos

inferir que la cantidad de humedad en el aire, depende del punto de rocío del aire

(Britto, 2005).

2.2.1.3. Principios básicos de la psicrometría

El aire está compuesto principalmente por nitrógeno, oxígeno y pequeñas

cantidades de otros gases. Cuando esta mezcla, denominada aire seco, contiene una

cierta cantidad de vapor de agua se conoce como aire húmedo o atmosférico. El vapor

de agua, a diferencia de gases como el oxígeno, nitrógeno, argón y dióxido de

carbono, es muy variable, tanto en el espacio como en el tiempo. Además, en la mayor

parte de procesos, el oxígeno, nitrógeno, argón y dióxido de carbono se comportan

como gases incondensables, mientras que el vapor de agua es fácilmente

condensable (Pinazo, 2000).

2.2.2 Parámetros ambientales

2.2.2.1. Temperatura

La temperatura es una medida de la energía mecánica de traslación media de las

moléculas de una sustancia. La escala de temperatura que más caracteriza la energía

es la escala Kelvin, cuyo origen es el cero absoluto, es ideal para fines de aplicación

física o experimentación. Mientras que la escala “Celsius” es la más difundida en el

mundo y se la emplea para mediciones de rutina, en superficie y en altura (Kane &

Sternheim, 2000).

2.2.2.2. Humedad especifica (q)

28

Las determinaciones especificas empleadas en climatología, están basadas en en

las determinaciones específicas de la masa de vapor contenidas en kilogramo de aire

húmedo (g/Kg) (Quereda, 2005).

q= Mh/ (Ms+Mh)

En donde Ms es la masa seca y Mh es la masa húmeda.

2.2.2.3. Humedad relativa (Hr)

Es la cantidad de vapor de agua que contiene la atmósfera en relación a la cantidad

máxima que podría contener de acuerdo a su temperatura. Se expresa en tantos por

ciento. De este modo, si designamos por HA a la máxima cantidad de humedad

absoluto, o humedad de saturación, que el aire puede contener, la humedad relativa,

Hr se define como:

Hr= 100 Ha/ HA

La humedad relativa se puede definir entonces como la cantidad de vapor que

existe, expresada en tantos por ciento. Es decir, que cuando la humedad relativa es

del 100% el aire está saturado de humedad (Quereda, 2005).

2.2.2.4. Punto de rocío (Pr)

El punto de rocío es la mínima temperatura a la que puede estar una mezcla aire-

vapor de agua, aire con una determinada Hr, por debajo de esta temperatura el vapor

de agua contenido en el aire comienza a condensar.

En el punto de rocío, el valor de humedad relativa es de 100% y el vapor de agua

está saturado. Entonces la temperatura del punto de rocío es la temperatura de

saturación correspondiente a la presión parcial del vapor de agua de la mezcla

(Santiago & Barreneche, 2005).

29

2.2.2.5. Condensación

La condensación es el paso del agua de estado gaseoso a líquido cuando la

presión de vapor de agua (PV) es mayor que la presión de vapor de agua saturada

(PVS). Esto puede producirse cuando aumenta la presión de vapor de agua o cuando

la presión de agua saturada disminuye. Es por esto que la disminución de temperatura

genera un descenso de presión de agua saturada. Los mecanismos de enfriamiento

suceden por la mezcla se masas de aire húmedo a diferente temperatura, contacto

con una superficie fría y el enfriamiento adiabático (Universidad de Murcia, 2003).

2.2.3 Termoelectricidad

La termoelectricidad es una rama de la termodinámica paralela a la electricidad

donde su principal propósito es el estudio de fenómenos que intervienen el calor y la

electricidad (Tornos & Sotelo , 2006).

2.2.3.1. Efectos termoeléctricos

2.2.3.1.1. Transferencia de calor por convección

La transferencia de calor por convección se produce debido a la interacción de un

fluido, puede ser líquido o gas en movimiento, el cual transporta el calor en diferentes

zonas con diferente temperatura (Barrera , 2012). Este tipo de transferencia puede

clasificar por dos tipos, la natural y forzada. Llamamos natural cuando el movimiento

del fluido se debe a causas naturales. Mientras que la convección forzada es cuando

el movimiento del fluido es generado de manera artificial, esta a su vez es clasificada

en interna (superficie interior) y externa (superficie abierta) (Medina, 2013).

𝑑𝑄

𝑑𝑡= ℎ𝐴𝑠(𝑇𝑠 − 𝑇𝑖𝑛𝑓)

h: coeficiente de convección

𝐴𝑠: Área del cuerpo en contacto con el fluido

𝑇𝑠: Temperatura en la superficie del cuerpo

30

𝑇𝑖𝑛𝑓: Temperatura del fluido lejos del cuerpo

2.2.3.1.2. Transferencia de calor por conducción

Es la transferencia de energía térmica debido al contacto directo, tiende a igualar

la temperatura de un cuerpo o entre diferentes cuerpos en contacto por medio de la

transferencia de energía cinética de las partículas. El principio es la conductividad

térmica, la cual representa la capacidad de un material de transferir calor a otro

material con el que haya contacto directo (Medina, 2013).

𝑑𝑄𝑥

𝑑𝑡= −𝐾𝐴

𝜕𝑇

𝜕𝑥

𝑑𝑄𝑥

𝑑𝑡: Tasa de flujo de calor que atraviesa la superficie

K: es la constante de conductividad térmica

T: temperatura

t: tiempo

2.2.3.1.3. Transferencia de calor por radiación

Se puede definir como radiación térmica a la emitida por un cuerpo, no requiere de

un medio porque se propaga en el vacío en forma de ondas electromagnéticas. El

calor radiado por un cuerpo es proporcional a la temperatura absoluta de un cuerpo

elevado a la cuarta potencia, como lo define la Ley de Stefan-Boltzmann (Medina,

2013).

𝑃 =∝ (𝜎𝑇4)𝑆

P: potencia radiada

∝: Coeficiente que depende de la naturaleza del cuerpo

S: área de la superficie que irradia

𝜎: Constante de Stefan-Boltzmann

T: temperatura absoluta del cuerpo

31

2.2.3.1.4. Efecto Seebeck

Thomas J. Seebeck en el año 1821 descubrió que un circuito compuesto por dos

materiales diferentes, al aplicarse calor en uno de los materiales mientras el otro se

mantenía a una temperatura menor, genera un campo magnético, el cual se debe al

paso de corriente entre la unión de dos materiales (Duque , 2013)

Su fórmula es:

𝑣 =∝ (𝑇𝑐 − 𝑇𝑓)

V: Voltaje

∝: Coeficiente Seebeck

𝑇𝑐: Mayor temperatura

𝑇𝑓: Menor temperatura

2.2.3.1.5. Efecto Peltier

En el año 1821, Jean-Charles Peltier descubrió el efecto Peltier, el cual consiste en

la aparición de un diferencial de temperatura entre dos materiales diferentes unidos

al ser atravesados por una corriente eléctrica. Esto quiere decir, al inducir voltaje entre

dos materiales uno de ellos comenzará a presentar temperaturas altas y su lado

opuesto temperaturas bajas (Duque , 2013).

𝑄 = 𝐼(𝜋𝐵 − 𝜋𝐴)

Q: Flujo de calor

I: Corriente

𝜋𝐴: Coeficiente Peltier material A

𝜋𝐵: Coeficiente Peltier material B

2.2.3.1.6. Efecto Thomson

En el año 1851 el científico William Thomson, el efecto Thomson es el paso de

corriente eléctrica en un conductor filiforme homogéneo, pero cuyos diferentes puntos

32

son mantenidos a temperaturas distintas, permite una transformación de energía

eléctrica en energía térmica.

La ecuación que describe este efecto expresa la potencia calorífica generada, es

producto de la densidad de corriente por el gradiente de temperatura, esto

multiplicado por el coeficiente de Thomson (Sandoval , Barahona, & Espinosa , 2007).

𝑄𝑇 = 𝜏 ∗ 𝐽 ∗𝑑𝑇

𝑑𝑥

𝜏: Coeficiente Thomson

𝐽: Densidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor

𝑑𝑇

𝑑𝑥: Gradiente de temperatura

2.2.3.1.7. Efecto Joule

James Prescott Joule descubrió que se produce un calentamiento, debido al

proceso físico de disipación de calor en elementos resistivos esto gracias a la energía

generada en los choques de los electrones con los átomos del conductor. La energía

calórica generada depende del tipo de material, su resistividad y la cantidad de

corriente que pase a través de este (Roque, 2012).

𝑄𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒 = 𝐼2 ∗ 𝑅 ∗ 𝑡 (𝐽𝑢𝑙𝑖𝑜𝑠)

Q: Energía calorífica producida por la corriente (Julios)

𝐼: Intensidad de la corriente que circula (A)

R: Resistencia eléctrica del conductor (Ω)

t: Tiempo (s)

2.2.3.1.8. Conducción térmica y ley de Fourier

La conducción térmica es una propiedad de los materiales que sucede cuando dos

cuerpos a diferentes temperaturas están en contacto directo, fluyendo el calor desde

el cuerpo de mayor temperatura al de menor. La ley de Fourier establece la tasa de

33

transferencia de calor por conducción en una dirección dada (Hernandez Rodriguez,

2016).

𝑄 =𝑘𝐴∆𝑇

𝑙

K: coeficiente de conductividad térmica de cada elemento

A: Sección normal a la dirección del flujo

𝑙: Longitud de cada elemento

∆𝑇: Diferencia de temperatura en los extremos del elemento

2.2.3.2. Dispositivos termoeléctricos

Un dispositivo Termoeléctrico (TEM) posee la capacidad de funcionar como un

enfriador y calentador termoeléctrico, la cara fría genera temperatura variable debido

a diferentes factores como la temperatura ambiente y voltaje de alimentación (Galvan

, 2012).

2.2.3.2.1. Propiedades

Según Galvan (2012), existen una serie de diferentes propiedades de los TEM

entre las cuales están:

El cambio en la polaridad de la corriente, genera un cambio de

calentamiento a enfriamiento y viceversa.

No producen ruido ni vibraciones.

Son compactos y ligeros.

Son altamente confiables.

Poseen una vida útil mayor a los 20 años.

No requieren mantenimiento.

Funcionan mediante voltajes de corriente continua

34

2.2.3.2.2. Celdas Peltier

Uno de las principales aplicaciones de la termoelectricidad es el uso de las celdas

Peltier para refrigeración, una sola celda Peltier permite obtener una diferencia de

temperatura entre sus 2 caras, según las condiciones, la diferencia es de hasta 40°C

en cualquier sentido. Si una de las caras tiene una temperatura de 25 °C, en la otra

se podría llegar a 0 °C (0 a 50 °C) (Perez , 2014).

.

35

2.3 Marco legal

2.3.1 Constitución de la República del Ecuador (2008)

Capítulo segundo

Derechos del buen vivir: Sección primera Agua y alimentación

Art. 12.- El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable. El agua constituye patrimonio nacional estratégico de uso público, inalienable, imprescriptible, inembargable y esencial para la vida. Título VI Régimen De Desarrollo Art. 276.- El régimen de desarrollo tendrá los siguientes objetivos: 4. Recuperar y conservar la naturaleza y mantener un ambiente sano y sustentable que garantice a las personas y colectividades el acceso equitativo, permanente y de calidad al agua, aire y suelo, y a los beneficios de los recursos del subsuelo y del patrimonio natural. Capítulo segundo Planificación participativa para el desarrollo Art. 282.- El Estado regulará el uso y manejo del agua de riego para la producción de alimentos, bajo los principios de equidad, eficiencia y sostenibilidad ambiental. Capítulo segundo Biodiversidad y recursos naturales Sección sexta Agua Art. 411.- El Estado garantizará la conservación, recuperación y manejo integral de los recursos hídricos, cuencas hidrográficas y caudales ecológicos asociados al ciclo hidrológico. Se regulará toda actividad que pueda afectar la calidad y cantidad de agua, y el equilibrio de los ecosistemas, en especial en las fuentes y zonas de recarga de agua. 2.3.2 Ley Orgánica de recursos hídricos, usos y aprovechamiento del agua (2014) SECCIÓN SEXTA GESTIÓN COMUNITARIA DEL AGUA Artículo 44.- Deberes y atribuciones de las juntas administradoras de agua potable. 4. Participar con la Autoridad Única del Agua en la protección de las fuentes de abastecimiento del sistema de agua potable, evitando su contaminación; Artículo 47.- Definición y atribuciones de las juntas de riego. Son atribuciones de la junta de riego, en coordinación con los Gobiernos Autónomos Descentralizados Provinciales: h) Colaborar con la Autoridad Única del Agua en la protección de las fuentes de abastecimiento de agua del sistema de riego evitando su contaminación; TÍTULO II RECURSOS HÍDRICOS CAPÍTULO I

36

DEFINICIÓN, INFRAESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS Artículo 11.- Infraestructura hidráulica. Se consideran obras o infraestructura hidráulica las destinadas a la captación, extracción, almacenamiento, regulación, conducción, control y aprovechamiento de las aguas así como al saneamiento, depuración, tratamiento y reutilización de las aguas aprovechadas y las que tengan como objeto la recarga artificial de acuíferos, la actuación sobre cauces, corrección del régimen de corrientes, protección frente a avenidas o crecientes, tales como presas, embalses, canales, conducciones, depósitos de abastecimiento a poblaciones, alcantarillado, colectores de aguas pluviales y residuales, instalaciones de saneamiento, depuración y tratamiento, estaciones de aforo, piezómetros, redes de control de calidad así como todas las obras y equipamientos necesarios para la protección del dominio hídrico público. CAPÍTULO VI GARANTÍAS PREVENTIVAS SECCIÓN PRIMERA CAUDAL ECOLÓGICO Y ÁREAS DE PROTECCIÓN HÍDRICA Artículo 78.- Áreas de protección hídrica. Cuando el uso del suelo afecte la protección y conservación de los recursos hídricos, la Autoridad Única del Agua en coordinación con los Gobiernos Autónomos Descentralizados y las circunscripciones territoriales, establecerá y delimitará las áreas de protección hídrica, con el fin de prevenir y controlar la contaminación del agua en riberas, lechos de ríos, lagos, lagunas, embalses, estuarios y mantos freáticos. 2.3.3 Código Orgánico del Ambiente (2017).

LIBRO PRIMERO DEL RÉGIMEN INSTITUCIONAL TÍTULO I SISTEMA NACIONAL DESCENTRALIZADO DE GESTIÓN AMBIENTAL CAPÍTULO II INSTRUMENTOS DEL SISTEMA NACIONAL DESCENTRALIZADO DE GESTIÓN AMBIENTAL Art. 15.- De los instrumentos del Sistema Nacional Descentralizado de Gestión Ambiental. Para el ejercicio de la gestión ambiental se implementarán los instrumentos previstos en la Constitución, este Código y la normativa vigente, en concordancia con los lineamientos y directrices que establezca la Autoridad Ambiental Nacional, según corresponda, entre los cuales se encuentran: 1. La educación ambiental; 2. La investigación ambiental; 3. Las formas de participación ciudadana en la gestión ambiental; 4. El Sistema Único de Información Ambiental; 5. Los fondos públicos, privados o mixtos para la gestión ambiental; 6. El Sistema Nacional de Áreas Protegidas, la conservación y manejo de la biodiversidad; 7. El Régimen Forestal Nacional; 8. El Sistema Único de Manejo Ambiental; 9. Los incentivos ambientales; y, 10. Otros que se determinen para el efecto. Art. 17.- De la investigación ambiental. El Estado deberá contar con datos científicos y técnicos sobre la biodiversidad y el ambiente, los cuales deberán ser

37

actualizados permanentemente. La Autoridad Ambiental Nacional deberá recopilar y compilar dichos datos en articulación con las instituciones de educación superior públicas, privadas y mixtas, al igual que con otras instituciones de investigación. TÍTULO II INSTITUCIONALIDAD Y ARTICULACIÓN DE LOS NIVELES DE GOBIERNO EN EL SISTEMA NACIONAL DESCENTRALIZADO DE GESTIÓN AMBIENTAL CAPITULO II DE LAS FACULTADES AMBIENTALES DE LOS GOBIERNOS AUTÓNOMOS DESCENTRALIZADOS Art. 27.- Facultades de los Gobiernos Autónomos Descentralizados Metropolitanos y Municipales en materia ambiental. En el marco de sus competencias ambientales exclusivas y concurrentes corresponde a los Gobiernos Autónomos Descentralizados Metropolitanos y Municipales el ejercicio de las siguientes facultades, en concordancia con las políticas y normas emitidas por los Gobiernos Autónomos Provinciales y la Autoridad Ambiental Nacional: 10. Controlar el cumplimiento de los parámetros ambientales y la aplicación de normas técnicas de los componentes agua, suelo, aire y ruido.

38

3. Materiales y métodos

3.1 Enfoque de la investigación

Este proyecto está basado en un análisis cuantitativo, ya que se evaluó el

desempeño que tuvo el sistema para generar agua a partir de la humedad del aire en

la ciudad de Guayaquil, para esto se cuantifico la producción de acuerdo a las

condiciones ambientales existentes.

3.1.1 Tipo de investigación

Documental: Para el desarrollo de esta investigación se recurrió a fuentes de

información bibliográfica sean estos: libros, documentos, revistas científicas y

artículos científicos. Mediante esta amplia búsqueda de información se busco

fundamentar la metodología empleada para obtener agua a partir de la condensación

de la humedad del aire.

Descriptiva: En este estudio se describe el funcionamiento del sistema a utilizar y

los diferentes procesos presentes en el mismo.

De campo: Esta investigación se realizó mediante la medición y observación

directa de las variables y los posibles resultados que se podrá obtener.

3.1.2 Diseño de investigación

El diseño de la investigación, es no experimental, debido a que se recopiló

información mediante revisión de datos históricos sobre datos climáticos, con ayuda

de revisión bibliográfica de proyectos e investigaciones ya realizadas, ayudaron al

cumplimiento de los diferentes objetivos de este proyecto. Además, según la

definición de Gómez (2006) se puede definir que es una investigación no experimental

debido a que no se manipulan deliberadamente las variables, la observación de

fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para su posterior análisis es lo

que la define como tal.

39

3.2 Metodología

3.2.1 Variables

En la presente investigación se empleó las siguientes variables para evaluar la

eficiencia del sistema para generar agua a partir de la humedad del ambiente.

3.2.1.1. Variable independiente

Tiempo de monitoreo (horas)

Humedad relativa (%)

Temperatura (°C)

3.2.1.2. Variable dependiente

pH (Acidez/alcalinidad)

Turbidez (NTU)

Coliformes fecales (NMP)

Volumen de agua generado (ml)

3.2.2 Recolección de datos

Para la recolección de datos se realizó una revisión bibliográfica y recopilación de

datos históricos del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología, información

meteorológica de variables climáticas sobre temperatura y humedad relativa en la

ciudad de Guayaquil.

También se utilizó un sensor de temperatura y humedad programado con un

Arduino nano para la recopilación de esta información del lugar donde se realizó el

experimento, con el objetivo de analizar el correcto funcionamiento del dispositivo.

La revisión bibliográfica incluirá investigaciones relacionadas con los sistemas de

generación de agua a partir de la humedad del aire, en libros, tesis y artículos

científicos presentes en la biblioteca virtual de la Universidad Agraria del Ecuador,

con el objetivo de que sirvan como base científica para este proyecto.

40

3.2.4.1. Recursos

Materiales y equipos

Tubo de cobre

Sensor de Temperatura y humedad DHT11

3 celdas Peltier

3 sistemas de disipación de calor

Hardware Arduino nano

1 pantalla lcd

1 Fuente de poder de 12 V 5 A

Ventilador

Caja de poliestireno

Placas Petrifilm

Turbidímetro

Incubadora

Contador de coliformes

pH-metro

3.2.2.2. Métodos y técnicas

3.2.2.2.1. Diseño del sistema para la generación de agua a partir de la humedad

del aire

El diseño del dispositivo está basado en base a revisión bibliográfica de estudios

anteriores en donde según Moreno y Garcia (2017) recomiendan la utilización de un

sistema de 6 celdas peltier para la obtención de agua, también cabe recalcar que

según las investigaciones realizadas por Barinas y Camargo (2018) las condiciones

ambientales son fundamentales en este tipo de proyectos, es por eso, que se

41

recomienda el uso del dispositivo en un ambiente con temperatura y humedad relativa

elevadas.

Para el sistema de condensación se utilizará un tubo de cobre en forma de

serpentina, un material ampliamente utilizado para procesos de destilación, en esta

etapa será fundamental para el intercambio de calor y la recirculación del aire facilitará

la condensación (Caballero , Silva, & Montes, 2012). Es importante señalar que para

este proceso se realizará un intercambio de calor mediante convección, esto sucede

cuando el calor es transferido entre una superficie y un fluido en movimiento.

Las celdas Peltier funcionaron como la parte encargada de la refrigeración, un uso

muy extendido de estas celdas debido a su bajo costo de mantenimiento y su casi

escaso consumo de energía a diferencia de otros sistemas (Pérez, 2014). EL

funcionamiento consiste en hacer circular corriente eléctrica a través de la placa, de

esta forma, una de las uniones se calienta y la otra se enfría. Alcanzando hasta 40°C

de diferencia entre las caras en condiciones óptimas.

3.2.2.2.2. Cuantificación del agua generada

Para la cuantificación se realizó una recopilación bibliográfica para obtener datos

históricos que nos ayuden a definir el mes más propicio para el desarrollo del

experimento, las condiciones de temperatura y humedad deben ser ideales para

facilitar la condensación. Mediante el sensor de temperatura y humedad DHT11 se

recopiló datos durante una semana y así poder delimitar la hora del día en la cual

presenta las condiciones adecuadas para utilizar el dispositivo. El dispositivo estuvo

en funcionamiento en intervalos de 1 hora por día, durante 1 semana.

Durante el proceso se obtendrán los datos de la temperatura (°C), humedad relativa

(%), cantidad de agua obtenida (ml/Hora) y se analizó los resultados sacando el

promedio de cada parámetro por día de observación.

42

Para delimitar la temperatura mínima la cual el sistema debió llegar para lograr la

condensación se utilizó la fórmula del punto de rocío (Linsley, Kohler, & Paulhus,

1998).

𝑇𝑟𝑜𝑐í𝑜 = (𝐻𝑅

100) * [112 + 0,9*T] + (0,1*T) – 112

3.2.2.2.3 Análisis de calidad de agua producida

El análisis de la calidad de agua se realizó basándose en los parámetros

establecidos en la Norma Técnica Ecuatoriana (NTE) del Instituto Ecuatoriano de

Normalizacion (INEN) 1108 y el Acuerdo Ministerial 097 para su comparación y

análisis correspondiente de acuerdo a los límites permisibles para aguas de uso

doméstico. Los parámetros a analizar en laboratorio serán Turbidez (NTU), pH

(acidez/alcalinidad) y coliformes fecales (NMP).

3.2.3 Análisis estadístico

En este proyecto se utilizó estadística descriptiva, debido a que este tipo de

estadística desarrolla un conjunto de técnicas cuya finalidad es presentar y reducir los

diferentes datos observados (Fernandez, Cordero, & Córdoba, 2002). También se

desarrolla técnicas que estudian la dependencia que existe entre dos o más

características observadas en una serie de individuos.

La representación de los datos se realiza mediante su ordenación en tablas, en un

proceso denominado tabulación, y su posterior representación gráfica. La reducción

estadística consiste en usar un número reducido de los datos posibles para facilitar

las operaciones estadísticas. Esta reducción, que conlleva un error debe estar

controlado, puede realizarse previamente utilizando medidas estadísticas.

También se utilizó el coeficiente de correlación linear de Pearson para la

comparación de las variables ambientales con el volumen de agua producido, esto

43

nos servió para medir el grado de covariación entre distintas variables relacionadas

linealmente. El coeficiente de correlación de Pearson es de fácil ejecución e

interpretación. Se posee 2 variables en el uno en el eje X y el otro en el eje Y, en

donde el coeficiente de correlación de Pearson oscila entre -1 y +1. En caso de ser

+1 indica una relación perfecta positiva, caso contrario el -1 indica una relación

perfecta negativa y de ser 0 indicaría que no existe correlación entre las variables

(Esquivel , Velasco , & Martinez , 2006).

Se utilizó regresión lineal múltiple ya que consiste en considerar más de una

variable para ver si nivel de correlación entre ellos, este modelo estudia la relación

entre una variable Y (Variable dependiente) y un conjunto de variables X (Jones,

Ritchie , & Ellner, 2003).

La hipótesis nula (H0) y la hipótesis alternativa (H1) se aceptarán o rechazarán en

función a los parámetros establecidos para este proyecto basándose en los límites

permisibles de aguas de uso doméstico de la Norma Técnica Ecuatoriana (NTE) INEN

1108 y el Acuerdo Ministerial 097:

𝐇𝟎: Es posible el uso doméstico del agua generada porque cumple con las Norma

Técnica Ecuatoriana INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097.

𝐇𝟏: No es posible el uso doméstico del agua generada porque no cumple con las

Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097.

Para el análisis de hipótesis se realizó el test t-student, la cual se la utilizó para

plantear correctamente la prueba y distribución t, que se define como un conjunto de

curvas estructuradas por un grupo de datos de unas muestras en particular. El

objetivo principal de esta prueba es comparar dos muestras de tamaño ≤ 30. La

primera presunción es formular la hipótesis nula y la hipótesis alterna, que establece

44

que no hay diferencias en la media de las dos muestras independientes y que, de

existir esta diferencia, solo se debe al azar (Sanchez , 2015).

4. Resultados

4.1 Diseño del sistema para la generación de agua a partir de la humedad del

aire

Para el diseño del dispositivo extractor de agua a partir de la humedad del aire, se

tomó en cuenta características fundamentales para que su eficiencia sea alta, a partir

de la revisión de material bibliográfica de experimentos alrededor del mundo y el

análisis del registro histórico de las variables climatológicas.

Como describió Schwerdtfeger (1976), Guayaquil es una ciudad caliente y húmeda

con temperaturas que sobrepasan los 30°C de diciembre a mayo. Esta información

se reafirma si analizamos los datos multianuales de humedad relativa y temperatura

correspondientes al periodo 2007 al 2016 (ver anexos Datos multianuales de

Humedad relativa, periodo 2007 al 2016.Tabla 9Tabla 10).

Cabe señalar que, según los registros históricos de las variables climatológicas de

interés, el mejor mes para realizar el experimento es febrero, pero debido a la crisis

mundial causada por la pandemia del coronavirus, se tuvo que cambiar la fecha de

recolección de muestras al mes de agosto. Por lo que el diseño se tuvo que adaptar

a las condiciones ambientales presentes en dicho mes.

Se utilizó celdas Peltier como parte del sistema de condensación por su bajo costo

de obtención, bajos consumo de energía y por su capacidad de reducir la temperatura

en su lado frio alcanzando temperaturas promedio de 5 a 10 °C cuando la temperatura

ambiente es de 20 a 25°C (Garcia & Moreno , 2017). También se utilizó un tubo de

cobre a manera de serpentina, método utilizado en la fase de condensación de la

producción de alcohol (Caballero , Silva, & Montes, 2012). El dispositivo está

compuesto por un armazón de polietileno expandido, debido a que se consideró

material bibliográfico y se llegó a la conclusión que por sus cualidades aislantes y bajo

46

costo era la opción más acertada (Instituto para la Diversificación y Ahorra de la

Energía, 2007).

4.2 Cuantificación del agua generada

En la figura 1 se observa como la humedad relativa en la ciudad de Guayaquil

alcanza los valores más altos en los primeros meses del año con una media entre 77

a 79%, es por eso que al principio este proyecto estaba destinado para el mes febrero,

aunque debido a la pandemia mundial de coronavirus se aplazó hasta el mes de

agosto con una humedad relativa media de 72.9%.

Figura 1. Medias, mínima y máxima mensuales del periodo 2007-2016 correspondiente a humedad relativa (%) González, 2020

La figura 2 indica los valores promedios mensuales de temperatura en la ciudad de

Guayaquil del periodo 2007 al 2016. El mes de agosto en donde se realizó el

experimento cuenta con el promedio histórico más bajo de todos con una media de

25.1°C.

62646668707274767880

0102030405060708090

MED

IA (

%)

%

Humedad relativa (%)Mínima Máxima Media

47


correspondiente a Temperatura (°C)

González, 2020

En la figura 3 se observa el agua producida (ml) por un lapso de 1 hora durante 7

días, desde el 24 de agosto hasta el 1 de septiembre, en la ciudad de Guayaquil.

Figura 3. Agua producida por el dispositivo por un lapso de 1 hora en 7 días de experimentación González, 2020

En la figura 4 se puede observar los datos de la humedad relativa media

recolectados en un lapso de 1 hora desde las 7 AM hasta las 8 AM durante 7 días

23,5

24

24,5

25

25,5

26

26,5

27

27,5

28

22

23

24

25

26

27

28

29

Med

ia (

°C)

°C

Temperatura (°C)

Mínima Máxima Media

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Lunes 24 Martes 25 Miercoles 26 Jueves 27 Viernes 28 Lunes 31 Martes 01

ml

Dias de Experimentación

Agua producida (ml)

48

mediante un sensor DHT11, se puede observar que los días con mayor humedad

relativa fueron el día lunes 24, jueves 27 y martes 25 en el orden respectivo.

Figura 4. Datos de Humedad relativa obtenidos por el dispositivo durante los 7 días de muestreo González, 2020

En la figura 5 se puede observar los datos de Temperatura media recolectados en

un lapso de 1 hora desde las 7 AM hasta las 8 AM durante 7 días mediante un sensor

DHT11, se puede observar que los días con mayor temperatura fueron el día lunes

31 y martes 01.

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

82


Humedad relativa (%)

49

Figura 5. Datos de temperatura obtenidos por el dispositivo durante los 7 días de muestreo González, 2020

4.2.3 Análisis de coeficiente de correlación de Pearson

En la figura 6 podemos observar un gráfico de dispersión en donde nos indica una

correlación negativa muy baja, la cual debió ser analizada con el coeficiente de

correlación de Pearson.

Figura 6. Diagrama de dispersión entre la producción de agua con respecto a la temperatura González, 2020

19,5

20

20,5

21

21,5

22

22,5

23

23,5

24

24,5


Temperatura (°C)

24

26

28

30

32

34

36

20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5

ml

°C

Diagrama de dispersión entre el agua producida con temperatura

50

En la tabla 1 podemos observar los parámetros a tomar en cuenta durante la

prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de Pearson.

Tabla 1. Prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de Pearson

t > Valor crítico Existe correlación lineal

t ≤ Valor crítico No existe correlación lineal

En la tabla 2 se observa la evaluación de la prueba de hipótesis del coeficiente de

correlación de Pearson, podemos concluir existe una correlación negativa muy baja

ya que se encuentra cercano a 0 por eso según el respectivo análisis estadístico

realizado, basándonos en la tabla 1 podemos decir que no existe correlación lineal

entre los parámetros de temperatura con la producción de agua.

Tabla 2. Valores de la prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de

Pearson

González, 2020

En la figura 7 podemos observar un gráfico de dispersión en donde nos indica una

correlación directa positiva, la cual debió ser analizada con el coeficiente de

correlación de Pearson.

Coef. De Correlación -0,05120916

Estadístico de prueba (t) -0,11465759

n 7

gl(n-2) 5

α 0,05

Valor critico 2,57058184

51

Figura 7. Diagrama de dispersión entre la producción de agua con respecto a la temperatura González, 2020

En la tabla 3 se observa la evaluación de la prueba de hipótesis del coeficiente de

correlación de Pearson, podemos concluir que existe una correlación positiva alta ya

que el coeficiente de correlación se encuentra cercano a 1 por eso con el respectivo

análisis estadístico realizado, podemos decir según la tabla 1 que existe correlación

lineal entre los parámetros de humedad relativa con la producción de agua.

Tabla 3. Valores de la prueba de hipótesis del coeficiente de correlación de

Pearson para humedad relativa y producción de agua

Coef. De Correlación 0,86606871

Estadístico de prueba 3,87375818

n 7

gl(n-2) 5

α 0,05

Valor crítico 2,57058184

González, 2020

4.2.4 Análisis de regresión múltiple lineal

Los resultados obtenidos en la tabla 4 indican que las tres variables; agua

producida, temperatura y humedad, se encuentran relacionadas a través de un

modelo de regresión múltiple con el 75.88% de confiabilidad, según el coeficiente de

24

26

28

30

32

34

36

68 70 72 74 76 78 80 82

ml

%

Diagrama de dispersión entre el agua producida y humedad relativa

52

determinación R^2, donde indica que la correlación es buena ya que posee un valor

de 0,7588 lo que equivale a un 75,88% de correlación múltiple.

Tabla 4. Análisis de regresión múltiple lineal

Estadísticas de la regresión

Coeficiente de correlación múltiple 0,871108944

Coeficiente de determinación R^2 0,758830793

R^2 ajustado 0,638246189

Error típico 1,507939354

Observaciones 7

Coeficientes

Intercepción -1,318637275

Variable X 1 0,497661991

Variable X 2 -0,211088844

González, 2020

4.3 Análisis de calidad de agua producida

En la tabla 5 se observa la evaluación de los parámetros en las muestras obtenidas,

considerando los límites máximos permisibles para aguas de consumo humano y uso

doméstico de la NTE INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097.

Tabla 5. Análisis de calidad de agua obtenida basándose en la NTE INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097

Parámetro Unidad Limite permisible Resultados Grado

Lunes 24

pH - 6 – 9 6.13 C

Turbidez NTU 5 5.73 NC

Coliformes fecales NMP/100 ml 1000 10 C

Martes 25

pH - 6 – 9 6.82 C

Turbidez NTU 5 2.38 C


Miércoles 26

pH - 6 – 9 6.69 C



Jueves 27

53

pH - 6 – 9 7.01 C



Viernes 28

pH - 6 – 9 7.72 C



Lunes 31

pH - 6 – 9 7.30 C



Martes 01

pH - 6 – 9 6.85 C



Nota: C representa el cumplimiento de la norma INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial

097 mientras que NC (rojo) refleja el incumplimiento.

González, 2020

En la tabla 6 se puede observar los resultados de la prueba t-student de turbidez

en donde t(7)=2,17 con una probabilidad de p=0,004, lo que significa que existe una

diferencia significativa entre la media de las muestras de turbidez con el limite

permisible según la norma INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097.

Tabla 6. Prueba de hipótesis t-student de turbidez

Variable 1 Variable 2

Media 3,35428571 5

Varianza 1,5783619 0

Observaciones 7 7

Varianza agrupada 0,78918095

Diferencia hipotética de las medias 0

Grados de libertad 12

Estadístico t -3,4657734

P(T<=t) una cola 0,0023336

Valor crítico de t (una cola) 1,78228756

P(T<=t) dos colas 0,00466719

Valor crítico de t (dos colas) 2,17881283

González, 2020

54

En la tabla 7 se puede observar los resultados de la prueba t-student de pH en

donde t(7)=2,17 con una probabilidad de p=0,01, lo que significa que existe una

diferencia baja entre la media muestral de pH con la media del límite permisible según

la norma INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097. Podemos concluir que los

resultados de pH constan dentro de 6 y 9 según las normativas.

Tabla 7. Prueba de hipótesis t-student de pH


Media 6,931428571 7,5

Varianza 0,247247619 0

Observaciones 7 7

Varianza agrupada 0,12362381 Diferencia hipotética de las medias 0


Estadístico t -3,025296835

P(T<=t) una cola 0,005279235


P(T<=t) dos colas 0,010558471


González, 2020

En la tabla 8 se puede observar los resultados de la prueba t-student de coliformes

fecales en donde t(7)=2,17 con una probabilidad de p=0,00, lo que significa que existe

una diferencia significativa entre la media de los análisis de coliformes fecales con el

limite permisible según la norma INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097.

55

Tabla 8. Prueba de hipótesis t-student de coliformes fecales


Media 25,7142857 600

Varianza 195,238095 0

Observaciones 7 7

Varianza agrupada 97,6190476 Diferencia hipotética de las medias 0


Estadístico t -

108,741358

P(T<=t) una cola 1,2251E-19


P(T<=t) dos colas 0,0000000


González, 2020

En conclusión, se determinó que los parámetros turbidez, pH y coliformes fecales

cumplen con los parámetros permisibles. Esto afirmaría la hipótesis de investigación,

la cual indica que el agua generada por el dispositivo puede ser destinada para

consumo doméstico ya que cumple con los parámetros permisibles de la NTE INEN

1108 y el Acuerdo Ministerial 097.

56

5. Discusión

En esta investigación se evaluó la viabilidad del dispositivo para la producción de

agua para su uso doméstico bajo las condiciones climáticas del mes de agosto en la

ciudad de Guayaquil. El dispositivo estuvo en funcionamiento durante 1 hora desde

las 7 AM hasta las 8 AM durante 7 días, recolectando los datos meteorológicos de la

temperatura y humedad relativa como condicionantes para la producción de agua (Ver

Tabla 11), posteriormente se realizó los respectivos análisis de pH, turbidez y

coliformes fecales.

La media muestral de temperatura fue de 22.71°C, humedad relativa de 73.71%, y

30.5 ml con respecto a la producción de agua en la ciudad de Guayaquil. Mientras que

en un trabajo de investigación realizado en la ciudad de México donde utilizaron un

higroimán CP-HI-03 con una humedad relativa promedio de 53,40 %, temperatura de

18,92 °C lograron una producción de 1,98 L de agua cada 15 horas (Bautista , Tovar,

Palacios, & Mancilla, 2011).

Así mismo, En un estudio realizado en Bogotá el experimento que también utilizó

celdas Peltier como condensadores, recolectó los siguientes datos; humedad relativa

54,21%, 18,56 °C de temperatura, generó aproximadamente 2 ml cada 25 minutos

(Garcia & Moreno , 2017).

En nuestro experimentó, se realizó análisis de las siguientes variables; pH,

Turbidez, Coliformes Fecales. Los cuales fueron comparados con la NTE INEN 1108

y el Acuerdo Ministerial 067, dando como resultado un valor promedio de 6.93 pH,

3.35 Turbidez y 25.71 Coliformes Fecales. Existe evidencia estadística suficiente para

concluir que los valores generados por las muestras cumplen con las normativas antes

mencionadas.

57

Por otro lado, Bautista (2013) en un estudio realizado en la ciudad de México,

donde se evaluó la calidad del agua obtenida a través de la humedad del ambiente.

El agua generada cumplió con la NOM 127-SSA1-1997 previo tratamiento. En lo cual

recomiendo el uso del agua generada como uso doméstico debido a su poca

conductividad térmica.

Aunque por otro lado en un estudio realizado en 3 ciudades en México, se alerta

sobre la presencia de contaminación por coliformes totales y fecales en 2 de las 3

locaciones, lo que indica que el agua generada por la atmosfera debe pasar por un

método de desinfección (Tovar, Mancilla , Flores, & Ramirez, 2013). Esto contrasta

con nuestro experimento en donde no se encontró evidencias necesarias para

concluir que el agua generada presentaba contaminación por coliformes fecales.

58

6. Conclusiones

El dispositivo diseñado estuvo en funcionamiento en al norte de la ciudad de

Guayaquil, el cual registro los siguientes valores promedios durante los 7 días de

funcionamiento, una temperatura ambiental de 22.71°C, humedad relativa de 73.71%,

y 30.5 ml de agua generada.

Además, se procedió a realizar un análisis de calidad de agua dando como

resultado un valor promedio de 6.93 pH, 3.35 NTU Turbidez y 25.71 NPM/100ml

Coliformes Fecales. Para los cuales, existe evidencia estadística necesaria para

afirmar que los valores generados se encuentran dentro de los límites permisibles

señalados en la NTE INEN 1108 y el Acuerdo Ministerial 097. Es importante señalar,

que la calidad del agua generada, así como la cantidad, dependerán de factores

climáticos, así como también de la calidad del aire en donde se encuentre el

dispositivo.

Por lo que podemos concluir que el dispositivo efectivamente puede ser utilizado

para la obtención de agua para uso doméstico, ya que el agua cumple con los criterios

de calidad analizados.

59

7. Recomendaciones

Se recomienda analizar otros parámetros físicos, químicos y biológicos,

considerando los valores nutricionales del agua generada, así de esta manera se

podría considerar para consumo humano.

Considerar el uso del dispositivo durante el mes de mayor humedad relativa, ya

que como se mencionó en conclusiones, la cantidad de agua generada se verá

fuertemente ligada a las condiciones climáticas como a las condiciones ambientales.

Evaluar la eficiencia energética del dispositivo durante periodos prolongados de

tiempo, así como también el periodo de vida del dispositivo ya que fue diseñado con

piezas de bajo costo.

Se recomienda para proyectos futuros utilizar 3 celdas Peltier con un disipador de

frío más grande como parte del sistema de condensación y al mismo tiempo buscar

una alternativa a la serpentina de cobre, por la posible contaminación del agua

generada en su uso continuo.

60

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agua obtenida por dondensación de la atmósfera en Tlaxcala, Hidalgo y Ciudad

de México. Int. Contaminacion AMbiental, 167-175.

UNESCO. (2015). Agua para un mundo sostenible. Colombella: UNESCO. Obtenido

de

66

http://www.unesco.org/new/fileadmin/MULTIMEDIA/HQ/SC/images/WWDR20

15Facts_Figures_SPA_web.pdf

Universidad de Murcia. (2003). Mecanismos de Condensación. Murcia: Universidad

de Murcia. Obtenido de https://www.um.es/geograf/clima/tema05.pdf

67

9. Anexos

Figura 8. Porcentaje de población con agua por red pública

INEC, 2018

Figura 9. Cobertura de agua por red pública provincia del Guayas

Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo, 2014

68

Figura 10. Cobertura de alcantarillado provincia del Guayas

Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo, 2014

Figura 11. Sistema de producción de agua (WMS) de Eole Water

Organización Mundial de la Propiedad Intelectual, 2010

69

Figura 12. Sensor DHT11 Arduino

González, 2020

Figura 13. Sistema de serpentín enfriado por sistemas Peltier

González, 2020

70

Figura 14. Dispositivo de captación de agua

González, 2020

Figura 15. Conteo de coliformes fecales

González, 2020

71

Figura 16. Medición de Coliformes fecales

González, 2020

Figura 17. Medición de pH

González, 2020

72

Figura 18. Medición de Turbidez

González, 2020

Tabla 9. Datos multianuales de Humedad relativa, periodo 2007 al 2016. Humedad Relativa (%)

AÑOS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA MEDIA

2007 76 74 77 74 73 76 73 72 70 73 70 67 875 72

2008 84 81 81 74 76 75 75 74 72 72 69 66 899 74

2009 75 80 76 68 69 72 73 73 71 71 69 68 865 72

2010 76 80 78 76 75 75 75 75 75 71 73 75 904 75

2011 73 78 69 75 71 75 79 79 76 74 68 64 881 73

2012 81 84 81 79 75 73 75 76 75 77 75 73 924 77

2013 81 79 81 76 76 79 78 76 76 76 75 67 918 76

2014 79 79 72 74 79 73 73 74 72 73 70 66 884 73

2015 73 76 78 77 78 74 74 75 73 74 72 69 893 74

2016 74 80 82 80 68 60 60 55 56 58 69 62 793 66

Media 77,2 79,1 77,5 75,3 74 73,2 73,3 72,9 71,4 72 70,1 67,7 73,6

Mínima 73 74 69 68 68 60 58 55 56 58 60 62 55

máxima 84 84 82 80 79 79 79 79 76 77 75 75 84

INAMHI, 2020

73

Tabla 10. Datos multianuales de Temperatura, periodo 2007 al 2016. Temperatura (°C)

AÑOS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA MEDIA

2007 27,4 27,8 27,4 27,9 27,1 25,6 25,2 24,3 24,7 24,2 25,2 26,2 313,0 26,0

2008 25,1 26,1 26,8 27,9 26,6 25,8 25,6 25,4 25,6 25,3 25,7 26,7 312,6 26,0

2009 26,7 26,5 27,1 28,0 27,5 26,1 25,6 25,3 25,4 25,3 25,8 27,4 316,7 26,3

2010 27,4 27,5 27,9 28,2 27,4 25,7 25,5 24,7 25,0 25,5 24,9 25,8 315,5 26,2

2011 27,0 27,0 28,5 27,4 27,6 26,4 25,3 24,7 25,0 24,7 26,0 27,5 317,1 26,4

2012 26,0 26,1 27,3 27,6 27,8 27,4 26,3 25,0 25,4 25,5 26,2 27,3 317,9 26,4

2013 26,9 27,0 27,4 27,6 26,6 25,0 24,3 24,7 25,5 25,7 25,6 27,5 313,8 26,1

2014 27,0 26,9 28,2 28,1 27,1 27,3 26,2 25,5 25,6 25,8 26,3 27,9 321,9 26,8

2015 27,7 27,7 27,6 28,1 28,1 27,7 27,1 26,0 26,9 26,7 27,0 28,1 328,7 26,3

2016 25,7 25,6 25,1 26,0 26,0 25,8 25,8 25,7 25,9 25,0 24,6 25,5 305,7 25,5

Media 26,7 26,8 27,3 27,6 27,2 26,3 25,7 25,1 25,5 25,4 25,7 27,0 26,4

Mínima 25,1 25,6 25,1 25,0 26,0 25,0 24,3 24,3 24,7 24,2 24,6 25,5 24,2

máxima 27,7 27,8 28,5 28,2 28,1 27,7 27,1 26,0 26,9 26,7 27,0 28,1 28,5

INAMHI, 2020

Tabla 11. Datos de agua producidos (ml) en el lapso de 1 hora por día con temperatura (°C) y Humedad relativa (%) correspondiente

Temperatura (°C) Humedad relativa (%) Agua producida (ml)

Lunes 24 22 81 35

Martes 25 23 75 33

Miércoles 26 21 70 29

Jueves 27 23 77 30

Viernes 28 22 69 28

Lunes 31 24 74 30

Martes 01 24 70 29

Media 22.71 73,71 30,5

González, 2020

Tabla 12. Límites máximos permisibles para agua de consumo humano y doméstico correspondientes al Acuerdo Ministerial 097 y las NTE INEN 1108

Turbidez NTU 5

pH 6 a 9

Coliformes fecales NMP/100 ml 600

González, 2020

anÁlisis de la calidad de agua obtenida a partir de …

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