El destilador solar


Por
Luis Bérriz Pérez*

Crónicas de un círculo
de interés sobre el
desarrollo energético
sostenible (VI)

 



 

Septiembre pasó como un bólido, y octubre corría con la misma velocidad. Ya estábamos casi a mitad de mes y había llovido muy poco, a pesar de que estábamos en uno de los meses tradicionalmente más lluviosos de la temporada. La sequía amenazaba con ser una catástrofe. ¡Imagínense una ciudad de dos millones de habitantes sin agua! El problema era de todos, pues todos íbamos a sufrir las consecuencias. ¡Había que ahorrar gota a gota el agua de que disponíamos!

¡Y tanta agua que tenemos a nuestros alrededores! —pensaba, mientras miraba a lo lejos, desde la terraza, el horizonte marino.

Era el sábado 12 de octubre. El día había amanecido con una lloviznita, pero ya cerca de las 10 de la mañana, cuando salía para el círculo de interés, brillaba el Sol aunque con muchas nubes en el cielo.

Desde lejos vi a los muchachos que estaban, agachados, formando un círculo. Me acerqué.

—¡Buenos días!
—¡Buenos días! —contestaron todos y se pararon. Se les veía contentos.
—¿Qué tienen aquí de interesante? —Les pregunté, y observé que había un jarrito con un pequeño vidrio encima al que le estaba dando directamente el Sol.

—Estamos haciendo un experimento que trajo Camila —contestó Miguelito, y sin preguntar nada más, Camila continuó: —Es muy sencillo. Es un jarrito con un poco de agua tapado por un vidrio. Se pone al Sol y al poco rato se observa que el vidrio se llena de agua. Y lo más importante es que, aunque pongamos agua sucia con tierra, el agua que se condensa en el vidrio es totalmente limpia y transparente —concluyó Camila.

—¡Excelente! —exclamé con satisfacción. —Si entendieron bien este experimento, ya tenemos más de la mitad de la pelea ganada.
Efectivamente, Camila había hecho un sencillo experimento que me simplificaba mucho la explicación del fenómeno de purificar el agua con el Sol.
—Vamos a ver —continué—; primero, vamos a sentarnos a la sombra para estar más a gusto.

Todos nos sentamos en los bancos protegidos por la sombra del álamo. En ese momento los conté: faltaba Yamila. Pregunté por ella y me dijeron que había ido con sus padres a Pinar del Río para el cumpleaños de su abuelita. En realidad era su bisabuela, la abuela de la madre, y cumplía nada menos que ¡94 años! Vivía en San Andrés, en el municipio de la Palma, lugar muy destacado, entre otras cosas, por sus instalaciones escolares.

Inclusive, desde hace muchos años funciona allí la Universidad de Montaña, ejemplo en la formación de ingenieros integrales con vastos conocimientos en la agricultura y la ganadería, capaces de garantizar el desarrollo de toda la Cordillera de Guaniguanico, una de las zonas más hermosas de Cuba, con su famoso Valle de Viñales y el Pan de Guajaibón, con más de setecientos metros de altura sobre el nivel del mar.

—Todos ustedes vieron la lluvia que cayó hoy temprano —empecé diciendo.
—Sííí —contestaron a coro.
—Pues bien, como todos conocen, la lluvia es el resultado del ciclo del agua de la naturaleza: El sol evapora el agua de cualquier lugar, principalmente de los mares; el vapor de agua sube y se forman las nubes, que después se condensa y llueve. No importa si el agua evaporada proviene del mar, de un río o de un charco fangoso. El agua que se evapora no tiene impurezas, es agua pura.

A pesar de que había dicho algo conocido, todos se quedaron pensando. Y continué: —Este proceso de evaporar agua salada, o con impurezas, y después condensarla para obtener agua pura, se llama destilación, y nosotros podemos hacerlo aquí artificialmente con un destilador solar. Ese es el objetivo de este encuentro: Aprender a hacer un destilador solar y, principalmente, conocer los principios de su funcionamiento. Así que vamos a lo nuestro.

En ese momento se levanta Miguelito y dice:
—Si el agua de lluvia es pura, sirve para todo, para tomar, para bañarse o para echársela a los acumuladores de carros —concluye y se sienta.
—Muy interesante tu observación, pero en realidad no es así. —le contesté a Miguelito y continué: Les dije que el agua que se evapora es pura, pero no así el agua de lluvia, porque, desgraciadamente, la atmósfera está contaminada y mucho más sobre las ciudades donde hay industrias y autos, camiones y guaguas que son fuentes de contaminación. La primera agua que cae está por lo general bastante contaminada, y sirve para limpiar la atmósfera. Ustedes habrán podido oír sobre las lluvias ácidas. Normalmente en el campo, después de las primeras lluvias, el agua que cae es bastante pura, pero en las ciudades, no tanto, pues la contaminación es continua. Generalmente no tiene sales, o muy pocas. Habría que analizarla para saber si se le puede echar a un acumulador sin provocar su deterioro. Quiero aclararles que aunque dije que el agua de lluvia, principalmente la primera que cae, puede estar contaminada, no hace daño, así que no hay ningún peligro por recibir un buen chapuzón, salvo que pueden acatarrarse.

—Eso fue lo que le pasó a mi abuelo —dijo Miguelito.
—A propósito ¿cómo está abuelo Paco? —le pregunté.
—Ya está mejor, pero le faltaba la respiración —contestó Miguelito.
—Dile que lo extrañamos mucho y que luego voy a ir por allá para explicarle lo que aprendimos hoy en el Círculo. Ahora, sobre lo que dijiste que el agua de lluvia puede utilizarse directamente para todo, te diré que elproblema es más complejo y no es tema para este encuentro. Solo te puedo adelantar algo que seguro han notado. ¿Alguno de ustedes se ha bañado en el mar con jabón? Si lo hicieron, han comprobado que el jabón no hace espuma. Ahora, ¿alguno de ustedes se ha bañado con jabón bajo una lluvia? Si lo han hecho comprobaron que el jabón hace mucha espuma, pero es muy difícil de quitar, mucho más difícil que cuando nos bañamos con el agua de nuestras casas.

Nadie habló en voz alta, pero entre ellos hicieron comentarios. Y continué:
—Lo más importante, y atiendan bien, es que el agua destilada no sirve para tomar. No es un veneno, y si la toman no les va a hacer daño, pero no la pueden tomar continuamente. ¿Por qué? Eso debemos preguntárselo a un médico y yo solo les puedo dar una explicación física. Si no me entienden, no importa, porque más adelante seré más explícito.

Hice una pausa, y me quedé pensando cómo explicar este fenómeno para que, por lo menos, se entendiera un poco. Por fin, se me ocurrió algo.

—El cuerpo humano necesita sales para, entre otras cosas, mantener hidratado el cuerpo, pues las sales son fijadoras del agua. Si recibes más sal que la necesaria, te hidratas demasiado, y se te pueden hinchar las piernas y otras partes del cuerpo, alteración que a menudo se observa en las mujeres embarazadas y, por eso, los médicos les indican comer bajo de sal. Pero si recibes menos sal que la necesaria, te deshidratas y te puede causar males mayores. Es bueno que entiendan que la cantidad de sal necesaria para la vida no la suministra el agua, sino los otros alimentos que comes. El agua lo que hace es establecer el equilibrio, o sea, eliminar las sales que tomas en exceso. Pero si tomas solamente agua destilada, este equilibrio se puede romper porque el agua te puede extraer más sal que la necesaria y, aunque parezca contradictorio, cuanto más agua destilada tomes, más te deshidratas.

Este no era el objetivo del encuentro, por lo que propuse analizar lo que nos interesaba ese día, pues ya el reloj marcaba las once menos cuarto.
—Aquí les traje algunos gráficos. En este primero podemos ver el conocido ciclo natural del agua. Al mar y a la tierra llegan los rayos solares, que evaporan el agua, se forman las nubes y, después, la lluvia regresa el agua a la tierra y al mar. Y esto se repite continuamente. Por desgracia, con los problemas del cambio climático, llueve demasiado en algunos lugares y en otros la sequía es tremenda (Fig. 1).
 

Fig. 1. Ciclo del agua.
 

Después de una breve pausa, proseguí:
—En este segundo gráfico vemos un destilador solar de un metro cuadrado más o menos de área de captación. La parte de abajo es una poceta donde está el agua que se quiere destilar. Puede ser agua salada del mar, o agua potable, o sucia. No importa. Lo que saldrá será agua totalmente pura sin ningún contenido de sales, ni impurezas. La cubierta es de vidrio y este modelo tiene «dos aguas», o sea, un techo donde la parte central es la más alta y desciende con una inclinación hasta los extremos. Esta inclinación suele tener entre 20 y 30 grados (Fig. 2).

 

Fig. 2. Destilador solar de agua a dos aguas.
 

Todos comprendieron, y continué:
—En el mismo gráfico, a la derecha, vemos un corte transversal de este destilador solar, donde logramos repetir el ciclo natural del agua en un equipo. Fíjense bien: llega la radiación solar, atraviesa el vidrio, calienta el agua y la evapora. El vapor de agua sube y tiene contacto con el vidrio, que está más frío por estar en contacto con el aire exterior. Este vapor se condensa y se escurre por la superficie interior del vidrio hacia los extremos, pero ya como agua destilada y pura. Esta agua se extrae y se almacena en estos pomitos. Mientras haya agua en la poceta y radiación solar, este proceso se repite.

—Con permiso —se levanta Marianita y pregunta: —¿cuántos litros de agua destilada se pueden obtener en ese equipo?
—Muy importante tu pregunta, Marianita. Vamos a analizarlo energéticamente.
Marianita se sentó.
—Ustedes saben que la radiación solar que nos llega por cada metro cuadrado cada día tiene un valor promedio de 4 500 a 5 000 kilocalorías.

En ese momento veo que todas las caras se dirigen a un mismo lugar, y manifiestan satisfacción. Yo también me viré. Se acercaban Mercedes y Adela. Ya estaba extrañando las galleticas con mayonesa. Hicimos una pausa. Para sorpresa, no nos trajeron galletas sino pan con mayonesa y una exquisita limonada con hielitos para cada uno. Rosa no pudo venir porque tenía una reunión en la Zona de los CDR para la lucha contra los mosquitos.

Al cabo de diez minutos dije en voz alta:
—¡Vamos a continuar! Siéntense, por favor.
Cuando ya todos estaban sentados, continué:
—¿Se acuerdan que para calentar un litro de agua un grado centígrado hace falta una kilocaloría? Pues bien, para evaporar un litro de agua hacen falta aproximadamente 600 kilocalorías. Si el equipo recibe por cada metro cuadrado, por ejemplo, 4 800 kilocalorías, el límite máximo a evaporar sería de ocho litros. En la práctica, la eficiencia de un destilador solar oscila entre 40 y 50%, o sea, este equipo puede destilar entre tres y cuatro litros diarios, como valor promedio. Y lo más importante es que esta agua es también esterilizada, es decir, no contiene virus ni bacterias dañinas, gracias al efecto de los rayos ultravioletas del Sol. Puede ser usada tanto para los acumuladores de autos como para uso médico; eso, por supuesto, si el destilador está bien construido y la recolección del agua destilada se hace como debe hacerse, sin contaminaciones del exterior.

Oí unos murmullos. Hablaban unos con otros en voz baja, y logré escuchar que algunos hablaban de hospitales, y otros del taller automotriz donde trabajaban sus padres. Inclusive, algunos hicieron referencia a los cayos y a los problemas de la sequía.
—Bueno, vamos a continuar. Quiero que pongan atención a lo que les voy a decir, porque es un nuevo concepto. Si se acuerdan, cuando estudiamos los calentadores solares, aprendimos tres formas de transmisión de calor: por conducción, convección y radiación. Ahora vamos a ver un nuevo método.

Coloqué bien la pancarta para que todos la vieran, y continué:
—Fíjense de nuevo en el gráfico del destilador. Aquí llega la radiación, atraviesa el vidrio y es absorbida por el agua. El agua se evapora, sube y se condensa en el vidrio. Ya vimos que absorbe casi 600 kilocalorías por cada litro de agua que se evapora, y por cada litro de vapor de agua que se condensa, cede de igual forma casi 600 kilocalorías. O sea, el vapor extrae calor del agua y lo cede al vidrio. Esta forma de transferencia de calor la llamamos «cambio de fase»: líquido-vapor-líquido. Vemos entonces que en el destilador están presentes las cuatro formas de transferencia de calor: por radiación (la radiación solar es absorbida por el agua y convertida en calor); por convección (el aire se mueve dentro del destilador y también arrastra calor del agua al vidrio y, además, el aire exterior enfría el vidrio caliente); por conducción (el calor pasa de la parte interior del vidrio a la parte exterior), y por cambio de fase (el agua se evapora en su superficie tomando el calor del agua y se condensa en la parte interior del vidrio, cediendo el calor al mismo). Interesante, ¿no?

Hice una pausa. Por las caras, parece que habían entendido todo, pero de todas maneras pregunté:
—¿Tienen alguna duda?
—Yo tengo una —dice Ernesto, y continúa: —Cuando el agua se condensa ¿no vuelve a caer en la poceta? ¿Cómo se extrae el agua destilada?
—Bien, vamos a ver ahora ese detalle —le contesté y seguí: —¿alguien más tiene alguna duda?

En ese momento se levanta Miguelito y dice:
—Sólo estaba pensando que si cuando se evapora el agua, ésta se enfría, ¿no podemos hacer un aire acondicionado con agua?
—Muy buena tu idea, pero estás corriendo demasiado —le contesté. Y me di cuenta de que habían entendido bien mi explicación.
—En otra oportunidad vamos a hablar sobre la física ambiental, y explicar bien estos fenómenos, aunque por ahora debemos tener calma. Vamos a concentrarnos en el destilador solar.

Sin embargo, Miguelito insistió, y se le sumaron Yanisleidy y Yusbán. Parece que hacía demasiado calor en ese mes de octubre.
—Bueno —Por fin accedí. —Les voy a dar una pequeña explicación.
Al parecer todos se calmaron, pues se sentaron y escucharon con atención.
—Les voy a poner unos ejemplos para dejarlos todavía más preocupados. —Y continué: —Ya sabemos que cuando el agua se evapora, se enfría; y que por cada litro que se evapora, se lleva casi 600 kilocalorías. Pues bien, van a ver que esto forma parte de los saberes de nuestro pueblo desde tiempos inmemoriales y de casi todos los pueblos del mundo, principalmente los de los países tropicales, aunque quizás no tuvieran los conocimientos suficientes para explicar el fenómeno físico. El primer ejemplo: cuando no existían los refrigeradores el agua de tomar se guardaba en vasijas de barro, y si la temperatura ambiente era alta, el agua se mantenía fresca. Esto sucede porque el barro no es impermeable y deja pasar un poco de agua, o sea, se humedece. Esta humedad, cuando llega a la parte exterior, se evapora y enfría la vasija.

Hice una brevísima pausa, y continué:
—Habrán notado también que el agua de un río siempre es más fría que el medio ambiente, pues está evaporándose constantemente. Otro ejemplo: desde niño veía a mi madre, cuando hacía mucho calor, pasarle la frazada húmeda a la casa aunque estuviera muy limpia. Cuando esta humedad se evaporaba, el piso se enfriaba y el ambiente era más soportable.

La atención se mantenía, y proseguí:
—Y, ¿qué me dicen del abanico o el ventilador? Cuando el aire nos da en la cara o en el cuerpo, evapora el sudor y nos enfría ¿A quiénes de ustedes no le han dicho sus padres que no se pongan sudados frente a un ventilador porque pueden resfriarse?
Todos seguían atentos.

—Y ahora, por último: ¿quién me puede decir cuáles son las extremidades que más se usan para echarse aire en la cara? ¿Las manos o los pies?
—¡Las manos! —contestaron solo tres o cuatro.
—Pues se equivocaron. Son los pies —les contesté sonriéndome. —¿No conocen ustedes lo que es un sillón, o un balance, como le decimos en la región oriental? Pues el principal objetivo de mecerse en un sillón, o darse balance, es refrescarse con el aire en movimiento, y eso se hace con los pies.

Hubo un murmullo prolongado, y algunos se reían. Tuve que intervenir.
—Ya nos queda poco tiempo y tenemos todavía un punto importante que explicar.
—Vean este último gráfico que les traje (Fig. 3).

 

Fig. 3. Destilador solar de agua con un solo vidrio inclinado a 30 grados.
 

Es otro modelo de destilador con un solo vidrio inclinado 30 grados. Toda el agua que se condensa cae en este lado. Ahora fíjense en este detalle. Vean que el agua cae en esta canalita, y no en la poceta, y sale por esta manguerita y cae en el pomo. ¿Entendieron?

—¡Ahora sí! —dijo Ernesto.
—¡Fíjense en este otro detalle! Aquí, por el fondo de la poceta, sale esta otra manguerita. Por aquí es por donde se le echa el agua que se quiere destilar y se llena o se vacía cuando se quiere limpiar el destilador. Como es natural, esta manguerita se mantiene normalmente cerrada —concluí.

Sin duda, la clase de hoy había sido fácil, y a todos se les veían caras de satisfacción.
—Bueno, ya son cerca de las doce y tenemos que irnos. Cumplimos con el plan de explicar los principios básicos del destilador solar. Los invito a fabricar entre todos un destilador solar la semana que viene, porque solo con la práctica se afianzan los conocimientos teóricos, y se demuestra lo que se ha aprendido.
Nos levantamos y nos dirigimos a nuestras respectivas casas.

—¡Miguelito! ¡Acuérdate de decirle al abuelo Paco que iré a visitarlo, para conversar sobre el próximo encuentro! —casi grité cuando ya Miguelito se alejaba.

* Doctor en Ciencias Técnicas. Presidente de CUBASOLAR. Autor del libro Secadores solares para productos agropecuarios e industriales y coautor del Manual para el cálculo y diseño de calentadores solares.
e-mail: berriz@cubasolar.cu