Estudio de sistemas térmicos de desalinización y enfriamiento al alto vacío con eyecto-condensación barométrica activados con energías renovables
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Universidad Autónoma de Baja California.
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La escasez hídrica y la demanda energética en climatización representan desafíos críticos para las regiones costeras áridas. Esta tesis doctoral demuestra la hipótesis de que un rediseño fundamental de la tecnología de Evaporación de Múltiple Efecto (MED) puede superar las limitaciones de los sistemas convencionales. Para ello, se desarrolla y valida un sistema innovador de poligeneración, que produce simultáneamente agua dulce y enfriamiento, logrando una eficiencia y capacidad superiores a las de las tecnologías existentes. La solución propuesta se basa en una configuración MED que opera a alto vacío (28.3–0.8 kPa) utilizando un eyector-condensador barométrico como componente central. Este diseño, estudiado teóricamente en el software Aspen Plus, permite expandir drásticamente el rango operativo del sistema, alcanzando una temperatura mínima de salmuera de 4 °C, muy por debajo del límite convencional (35–40 °C).
Los resultados, validados rigurosamente y publicados en la revista Desalination, confirman la superioridad del sistema MED al alto vacío (MED-AV). En cumplimiento del objetivo general, en su modalidad de solo desalinización (modo invierno), el sistema incrementa la Relación de Producción (GOR) en un 34.1% (GOR=13.5) y duplica la Relación de Recuperación (RR=0.83), como consecuencia de una reducción del 25.4% en la energía térmica de activación. Como logro central de la poligeneración, al integrar un subsistema de enfriamiento que utiliza el agua producto como refrigerante, el sistema demuestra su capacidad para entregar 96 m3/d de agua potable y 700 TR (2,460 kW) de enfriamiento. El estudio de factibilidad técnica revela un Coeficiente de Desempeño Global (COPG) entre 9.3 y 10.3. En línea con el objetivo de comparación, el sistema supera consistentemente a las tecnologías de referencia, con reducciones del 25.4% en el consumo de energía térmica y del 11.19% en el consumo eléctrico. Como productos de divulgación y protección de la investigación, se derivan tres artículos científicos —uno publicado en Desalination como primer autor, otro publicado como autor de correspondencia en la revista Membranes y un tercero sometido en Desalination como primer autor— y dos solicitudes de patente.
En conclusión, esta tesis establece un nuevo paradigma para la desalinización térmica, probando que es posible lograr una poligeneración de alta eficiencia y capacidad mediante una integración ingenieril inteligente y simplificada, sentando las bases para una nueva generación de tecnologías sostenibles para comunidades costeras.
Palabras clave
Tesis de grado disertaciones académicas Desalinización Purificación Filtro de agua Innovaciones tecnologicas energías renovables