Diseño y construcción de boya descontaminadora para remoción de plomo II del lago Chinchaycocha - Veramendi Fernández, Roger Robinson (2020)
En el presente trabajo se diseña y construye un prototipo basado en nanoadsorbentes para remoción de especies de plomo II del Lago Chinchaycocha. Se emplea una metodología de diseño escalonado o por etapas en el que los parámetros de entrada inicial hacen referencia al rendimiento del nanoadsorbente en una columna de adsorción, las condiciones de campo como la disponibilidad de solar y de navegación. Así, en el prototipo se identifica tres sistemas: la red de conducción hidráulica, el sistema autónomo fotovoltaico y el sistema de flotación. El proceso de diseño inicia con ensayos de columna del nanoadsorbente bajo condiciones de campo de la zona de operación. En dicha experiencia se determina la curva de ruptura y con ello se caracteriza el rendimiento del filtro. Con estos resultados se simula condiciones de operación escalada y se determina la cantidad de adsorbente necesaria. Las dimensiones de la red de descontaminación se seleccionan de tal manera que la bomba hidráulica pueda sostener la altura manométrica generada en los filtros. Luego se dimensiona el sistema fotovoltaico autónomo necesario para sostener la energía diaria demandada por los dispositivos eléctricos, principalmente por el sistema de bombeo. Estos dispositivos son empaquetados en cubículos para su instalación. Con todos los componentes dimensionados, el sistema de flotaje se diseña de tal forma que otorgue al prototipo flotabilidad y estabilidad durante su navegación. Finalmente se identificó los materiales necesarios y se establecen pasos sencillos para la instalación del prototipo. Empleando el procedimiento expuesto y conociendo el principio de funcionamiento de los sistemas instalados en el prototipo, se identifica los principales aspectos a controlar en su diseño y son: el nivel de carga del adsorbente en la columna y la altura manométrica total en la red de conducción hidráulica. Para el caso del sistema fotovoltaico autónomo se establecieron condiciones que garanticen una operación óptima y larga durabilidad de los componentes eléctricos debido a que en su dimensionamiento se utilizó un factor de seguridad para los cálculos, permitiendo así, cubrir la demanda energética para el generador fotovoltaico y el acumulador energético. Se realizó el montaje del sistema de flotación a partir de materiales disponibles y de bajo costo. El método desarrollado, si bien es cierto, emplea un método intuitivo, no obstante, garantiza alcanzar los resultados de operación esperados. Finalmente, para el análisis económico, se considera el prototipo diseñado como suministro de agua potable a la población más cercana, y se determina el menor precio venta que garantice rentabilidad para la inversión en el proyecto. Los resultados indican la necesidad de establecer las condiciones para que pueda comercializarse el servicio ya que su puesta en marcha requiere de una inversión inicial considerable. El precio de venta determinado, por otro lado, resulta comparable al valor establecido por el mercado de forma que, su inserción a éste no presentaría inconveniente alguno. Entre las principales recomendaciones, se tiene el de analizar las especies presentes en la matriz del lago para optimizar el rendimiento del filtro y el de seguir mejorando el proceso de síntesis del nanoadsorbente, así se pueda lograr un menor costo de fabricación y otorgara al servicio mayor competitividad .