Metodología
El proyecto “purificador de agua a través de electrólisis y destilación simple”, por la modalidad corresponde a un proyecto de investigación que se enfoca en el desarrollo, pues atenderá a temas relevantes y áreas de oportunidad para el país, buscando resolver problemas relacionados con el mal tratamiento del agua potable distribuida en El Salvador, a través de la ejecución del proyecto previamente mencionado.
Por la naturaleza del proyecto, la investigación es cuantitativa en razón que el problema se analizará estadísticamente mediante la interpretación de datos numéricos que resulten de la experimentación, a fin de identificar tendencias, comprobar relaciones y obtener resultados generales de los niveles de concentración de cloro residual y contaminantes presentes en el agua tratada a través purificador de agua a través de electrólisis y destilación simple.
El método específico para recopilar y analizar datos es la experimentación, la cual es fundamental para este proyecto porque implica la manipulación de variables (temperatura del sistema y tiempo de funcionamiento de la celda electrolítica.) para evaluar su efecto en la calidad del agua purificada. Mediante este tipo de investigación, se deducirá la relación causa-efecto entre las variables involucradas, manipulándolas para determinar su efecto sobre la variable dependiente (concentración de minerales y contaminantes presentes en el agua y pH).
Las fases del proceso de investigación que se han utilizado son las siguientes:
•Observación: Se partió de la observación de la calidad del agua potable suministrada por Administración Nacional de Acueductos y Alcantarillados (ANDA), donde se evidenció niveles elevados de pH, indicando una alta concentración de sustancias alcalinas o ácidas. Además, se identificó contaminantes químicos en cantidades significativas, lo que sugiere la presencia de compuestos nocivos para la salud y el medio ambiente.
• Identificación del problema: Después de la observación, se identifica como problema de estudio: ¿Cómo regular los niveles de pH y minerales como el cloro para garantizar calidad de agua apta para el consumo humano?
• Planteamiento del problema: En este paso se describe el problema de la calidad de agua que los salvadoreños consumen, la cual presenta altas concentraciones de cloro y contaminantes químicos y físicos, que repercuten en la salud de las personas, generando enfermedades gastrointestinales. Aunque la cloración es común para desinfectar el agua, pero al no controlar los niveles adecuados de cloro puede tener efectos adversos para la salud. Ante esta problemática e propone un purificador de agua que combina electrólisis y destilación simple para abordar estas dificultades, ofreciendo una solución sostenible y accesible para comunidades salvadoreñas.
• Formulación de objetivos: Se formularon objetivos generales y específicos, los cuales orientan el proceso de investigación del tema: “Purificador de agua a través de electrólisis y destilación simple”.
• Justificación del problema: En este paso se argumenta la importancia, lo novedoso, la utilidad y el aporte social y el conocimiento científico que se adquiere mediante el proceso de la experimentación a través de la investigación cuantitativa.
• Elaboración de marco teórico: En este apartado se presenta la fundamentación teórica de la electrolisis, destilación simple, efectos de la contaminación del agua, afecciones de salud por el consumo de los altos niveles de cloro y los estándares de la cantidad de cloro y minerales establecidos por las autoridades, para que el agua sea apta para el consumo humano.
• Formulación de hipótesis: Las hipótesis son supuestos que se formulan previo a la ejecución de la investigación, las cuales se someten a comprobación a través de los datos que se obtienen mediante procesos de recolección de información, para este tema de investigación, los datos se obtienen mediante el proceso de experimentación
• Experimentación: El proceso mediante el cual se sometió a verificación el agua que es suministrada por ANDA considerada potable, donde la experimentación se realizó evaluando los niveles de cloro y pH contenidas en el agua del grifo y se sometió a un proceso de filtración mediante la construcción de un purificador de agua a través de la electrolisis y destilación simple, obteniendo datos que permiten la comprobación de la hipótesis antes formulada.
• Análisis de resultados: En este paso se analizan los resultados basándose en los datos que se obtienen mediante el proceso de experimentación, con los cuales se verifica la hipótesis obteniendo resultados para concluir que la implementación de un sistema híbrido de purificación de agua que combina electrólisis, destilación simple y filtrado en capas con materiales de distintas porosidades reducirá significativamente los niveles de cloro residual y otros contaminantes en el agua potable.
Procedimientos específicos
Paso 1: preparación de muestras:
• Recolección de muestras de agua: Tomar muestra del agua del grifo suministrada por ANDA, asegurándose que los recipientes estén limpios y estériles para conservar la originalidad de la muestra.
• Establecimiento de parámetros a medir: Determinar los niveles de cloro y pH inicial en las muestras utilizando kits de prueba disponibles comercialmente.
Paso 2: Diseño y Construcción del Purificador:
Recursos
Los materiales que se requerirán para la elaboración del purificador de agua a través de electrólisis y destilación simple son:
· Recipiente de vidrio de dos litros con diámetro de 25cm.
· Recipiente de vidrio de 500ml.
· 100 gramos de algodón.
· Fuente de alimentación de 12V.
· Seis minas de lápiz grafito.
· Dos pinzas de cocodrilo de 44 milímetros.
· Cinco pies de tubo de cobre flexible de ¼ pulgadas.
· Ocho abrazaderas de ½ pulgadas.
· Broca de vidrio de ¼ pulgada.
· Manguera resistente a altas temperaturas con diámetro de 6.35 milímetros.
· Bomba de agua de 12 V.
· Tres yardas de manguera de ½ pulgadas.
· Dos kilógramos de grava.
· Dos kilógramos de grava fina blanca.
· Un kilógramo de arena gruesa.
· Un kilógramo de arena fina.
· Olla de presión de 1 galón.
· Un test análisis de ph y cloro.
· Una libra de carbón.
Cotización: https://docs.google.com/presentation/d/1N6ybpFg22VzPK5Z5j2viw48reZag85BClabCZB8jS_A/edit?usp=sharing
Procedimiento
Los pasos que se seguirán para la construcción del proyecto son:
Primero, se fabricará un filtro por capas, para ello:
Se limpia y desinfecta el recipiente de vidrio de dos litros, se colocan distintas capas de materiales en el siguiente orden: algodón, los dos tipos de grava previamente mencionados en los materiales a utilizar, los dos tipos de arena solicitados y carbón.
Luego, se procede a la construcción de la celda electrolítica. Empezando por soldar dos pinzas de cocodrilo a una fuente de alimentación de 12V, para luego, sujetar con dos minas de lápiz y sumergirlas en el agua teniendo cuidado que no se toquen entre ella, y que las pinzas no entren en contacto del agua.
Por último, se elaborará un destilador casero, para este paso, es necesario enrollar los cinco pies del tubo de cobre formando un espiral, luego, se perforará la parte superior e inferior del recipiente de vidrio de 500 mililitros, en los cuales se introducirá los extremos de la espiral formado. Utilizando silicona se sellará los orificios previamente abiertos.
Se unirán los extremos del tubo de cobre que atraviesan los orificios del recipiente con la manguera resistente a alta temperatura, para ello se utilizarán las abrazaderas.
De igual forma, se abrirán dos orificios en el lateral del recipiente de vidrio, en los que se introducirán un centímetro de manguera en cada uno de ellos. El extremo de una de estas se conectará a la bomba de agua.
Se conectará la manguera que atraviesa la parte inferior del recipiente con la válvula de funcionamiento de la olla de presión, en la cual se depositará un litro y medio de agua, para posteriormente calentar dicho utensilio.
Paso 3: Análisis de Calidad del Agua Post-Tratamiento
Cuando el agua pase por las fases del purificador antes mencionadas, se hará uso del kit de control de cloro y pH, para hacer uso de este es necesario agregar el agua purificada dentro de las dos celdas del comparador hasta la línea indicada, después, se debe agregarla tableta reactiva en el compartimiento indicado para cloro (marcado como Cl) sin que la tableta haga contacto con las manos.
Se agregará la tableta reactiva de pH al compartimiento indicado como pH y se tapará el comparador, aforando varias veces hasta disolver y mezclar completamente el reactivo.
Para finalizar, se leerán los resultados comparando el color del agua de cada celda con la tabla de colores impresas para cada parámetro (para cloro libre y para pH).
Paso 4: Registro de datos
Registrar los datos de las concentraciones de cloro libre en el agua purificada y la presencia de minerales con el TDS.
Realismo, factibilidad y adecuación para alcanzar los objetivos:
La metodología aplicada permitió verificar la calidad del agua del grifo con el agua que se obtuvo en el proceso de experimentación mediante el purificador de agua a través de electrólisis y destilación simple, alcanzando los objetivos formulados para el proyecto: descartar los residuos físicos del agua a través del filtrado de capas con materiales de distintas porosidades, a fin de mejorar la calidad del agua de consumo humano y controlar la concentración de cloro en el agua mediante una celda electrolítica, para separar el exceso de aniones cloruro del agua, reduciendo el exceso de minerales y microorganismos presentes en el agua mediante la destilación simple para disminuir enfermedades renales y gastrointestinales.