Marco teórico
Antecedentes de los filtros de agua.
A pesar que el 75% del planeta esté conformado por agua, no toda es apta para el consumo humano, debido que, en su mayoría es agua salada, la cual posee grandes cantidades de cloruro de sodio, zinc, magnesio, calcio, potasio, yodo, entre otros minerales, cuya ingesta produce enfermedades renales y gastrointestinales.
Por esta razón, el ser humano ha desarrollado distintas técnicas y procesos en busca de eliminar los sólidos en suspensión del agua desde el año 2000 a.C., donde los registros antiguos demuestran que las civilizaciones purificaban el agua mediante el uso de métodos rudimentarios como hervirla y el empleo de dispositivos simples de arena y carbón para filtrarla.
En el año 500 a.C., Hipócrates, quien era conocido como el padre de la medicina occidental, planteó que el agua limpia tenía cualidades terapéuticas, lo que lo llevó a comenzar a purificar el agua para su uso en tratamientos médicos.
En 1685, Lu Antonio Porzo, físico italiano, desarrolló el primer filtro múltiple, el cual contenía una unidad de sedimentación y una unidad de filtración de arena.
A principios de 1800, Robert Thom, científico escocés, presentó la primera planta purificadora de agua en Pasley, Escocia. Para ello, había diseñado distintos filtros de arena lentos que trataban el agua.
En 1827, James Simpson diseñó el primer filtro de arena para eliminar microorganismos, sedimentos, productos químicos y otras impurezas que convierten al agua salada en un recurso no apto para el consumo humano. El método desarrollado por James Simpson fue rápidamente adoptado por otras empresas de suministro de agua, quienes reconocieron el gran potencial de su solución innovadora.
Con la creación de dicho filtro, los índices de enfermedades graves como el cólera y la fiebre tifoidea padecidos por los escoceses se redujo abismalmente.
En 1854, la población de Londres fue afectada por una epidemia de cólera, cobrando la vida de muchos de ellos.
Por ello, John Snow, médico inglés, descubrió que la causa principal de la epidemia era el suministro de agua contaminada, razón por la que exhortó a los científicos a desarrollar métodos efectivos para eliminar la presencia microorganismos del suministro de agua potable.
Durante el siglo XIX, se empezó a utilizar la electricidad para la construcción de los filtros de agua, los cuales empezaron a evolucionar, disminuyendo las tasas de enfermedades como la de disentería, tifoidea y cólera.
En 1942, La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (E.P.A) estableció las primeras normas relativas al agua potable, mientras que en 1957 aprobó por primera vez el uso de filtros de membrana.
En 1970, Bill Prior y Jim Kewley, las bases para el desarrollo de sistemas modernos de filtración de agua, el cual en la actualidad es utilizado para diseñar sistemas automáticos de filtrado y descalcificación de agua comerciales e industriales.
Funcionamiento de purificador de agua a través de electrólisis y destilación lineal
De acuerdo a la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura, el Acuerdo Nº 606 del Reglamento Técnico Salvadoreño sobre los requisitos de calidad e inocuidad del agua para consumo humano, establece que: “los sistemas de abastecimiento de agua deben cumplir con una concentración de cloro residual libre en el rango de 0,3 mg/L (acometida más alejada del punto de cloración) a 1,1 mg/L “ ( FAO, 2018, p.4).
Según Pérez y Castro (2009):
FUSADES realizó la Encuestas de Pobreza Rural donde identificó que las zonas rurales del país carecen de las condiciones económicas necesarias para brindar tratamiento alguno al agua de consumo, por ello, que alrededor del 65% de las familias que habitan en dichos lugares, no realizan ningún proceso para eliminar las impurezas y contaminantes del agua.
El estudio determinó que el tratamiento que se brinda al agua suministrada a través de la red salvadoreña de distribución de agua potable posee cloro residual en el 11% del total de las muestras analizadas. El valor promedio de cloro detectado es superior a lo establecido por las autoridades. (p.138)
Por ello, se propone la construcción de un purificador de agua mediante la combinación de electrólisis y destilación simple ofreciendo una solución efectiva, tecnológicamente avanzada, versátil, sostenible y accesible para abordar los desafíos relacionados con la calidad del agua en diversas comunidades salvadoreñas especialmente del área rural.
La combinación de estos dos métodos que permiten separar residuos físicos, químicos y biológicos, hacen posible que el agua que distribuye la Administración Nacional de Acueductos y Alcantarillados (ANDA), adquiera mayor pureza y calidad, proponiendo un bajo costo de mantenimiento a largo plazo y garantizando mayor durabilidad del dispositivo.
Así mismo, la realización de este proyecto plantea algunos beneficios como la eliminación de patógenos y microorganismos presentes en el agua de consumo humano, que pueden llegar a causar enfermedades transmitidas por la misma, de igual forma, proporciona una desinfección continua del agua, lo que garantiza que esté libre de microorganismos dañinos en todo momento y reduce la necesidad de usar productos químicos para tratar el agua, lo que puede ser beneficioso para el medio ambiente y la salud humana.
Fundamento teórico del proyecto
La metodología que se implementará en la construcción del proyecto consta de la aplicación de la electrólisis, la cual es “el proceso mediante el cual la energía eléctrica se emplea para producir cambios químicos; mediante una reacción redox no espontánea, donde se hace pasar una corriente eléctrica. Se lleva a cabo en un contenedor llamado cuba electrolítica” (Díaz, 2008, p.3).
En el proyecto se implementará la electrolisis por vía húmeda, para ello, se utilizará una celda electrolítica, en la que se aplicarán corrientes eléctricas a través del agua para inducir reacciones químicas.
Para Vera (2007) este tipo de electrolisis:
Son procesos electrolíticos que tienen lugar en disolución acuosa. Cuando se usa una solución acuosa en una celda electrolítica, se debe analizar los valores de potenciales normales de reducción para decidir qué especie química se va a oxidar o reducir en los electrodos, si es el agua o el soluto (dependerá de los valores de E°red). (p.11)
De igual forma, la destilación simple permitirá separar el exceso de minerales y los microorganismos del agua. Esta consiste en “una técnica utilizada en la purificación de líquidos cuyo punto de ebullición es inferior a 150ºC a la presión atmosférica” (Galván et al., 2005, p.10).
También, es necesario utilizar una celda electrolítica, para separar los aniones cloruro del agua transformándolos en cloro molecular gaseoso. Para Boronat et al. (2008) en las celdas electrolíticas “se produce una reacción química no espontánea cuando se aporta energía eléctrica. En este tipo de celda sucede el proceso contrario al de una celda galvánica” (p.2).
