DISEÑO DE UN PROTOTIPO DIDACTICO PARA MEDIR LA PERMEACION Y PERMEABILIDAD DE LAS MEMBRANAS DE FILTRACION EN LA OSMOSIS INVERSA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA

NUCLEO-FALCON. SEDE-CORO

DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO PARA MEDIR LA PERMEACIÓN Y PERMEABILIDAD DE LAS MEMBRANAS DE FILTRACIÓN DE OSMOSIS INVERSA, EN LAS COMUNIDADES ESTUDIANTILES UNEFA Y UPTAG.

Tutor Académico:                                                                                 Autores:

Msc. María Márquez                                                               Kenner D., Armas O.

                                                                                        José G., Pérez R.

SANTA ANA DE CORO; MARZO DE 2018.

Tema: Diseño y elaboración de un prototipo didáctico para medir la permeabilidad y permeación de las membranas de filtración de osmosis inversa, en las comunidades estudiantiles UNEFA y UPTAG.

Autores: Pérez J. G. y Armas K. D.

Tutor académico: Márquez Riquel María Auxiliadora-

CAPITULO I

EL  PROBLEMA

1. Planteamiento del Problema:

En el mundo, los países son afectados por la deficiencia de recursos hidrográficos los cuales son imperativos tener para abastecer distintas áreas como industrias (de alimentación, petroleras, metalúrgicas, de minería,…), campos de cultivo, salud, entre otros (fuente: propia, 2018). Algunos de estos recursos renovables están en peligro de contaminación, incluso algunos ya lo están y varios de estos no pueden descontaminarse por la alta tasa de infecciones, toxicidad o agentes nocivos para la lozanía de seres vivos que presenta, como el caso de la E. Coli, el Vibrio, la Salmonella y la Shiguella que son bacterias infecciosas que se encuentran en el medio ambiente.

Por lo que se busca métodos para purificar el agua, y también se toman alternativas para evitar la contaminación de la misma, con la finalidad de abastecer las distintas áreas de influencia además de proporcionar un servicio adecuado a la población. Muchos métodos de filtración y purificación han sido propuestos, pero uno de los más resaltantes es la osmosis inversa a razón de sus alcances de purificación de 2 micrómetros a 0.5 micrómetros, lo cual hace posible la purificación del agua reteniendo iones monovalentes y ciertos microorganismos que no pueden ser filtrados por otras membranas debido a su tamaño, como la E. Coli, Streptococcus, Paracoccus y Bacillus (fuente: Microbiología, 2004).

Sin embargo, en los trópicos (especialmente en el trópico de Capricornio) y en la zona de la línea ecuatorial ha existido ciertos fenómenos meteorológicos en las dos últimas décadas, como el fenómeno del Niño, fenómeno climático relacionado con el calentamiento del Pacífico oriental ecuatorial, que se  manifiesta erráticamente cíclico, el fenómeno de la Niña que produce altas sequias en especial las zonas costeras del pacifico, diferentes ciclones tropicales y anomalías meteorológicas (fuente: propia, 2018). Todo esto afecta directamente el entorno como se conoce, como los fenómenos del Niño y Niña que alteran la vida de los ecosistemas, y por ende, al ser humano con sequias e inundaciones, y los ciclones arrasan las poblaciones, causan inundaciones y sentencian a muerte a muchos seres vivos, y además arrastran desechos, gravas, escombros, y demás contaminando reservas hidrográficas, por lo general de carácter intracontinental (ríos, lagos, lagunas,…) (fuente: propia, 2018).

Es por ello que en los últimos años se ha optado por desarrollar distintos modelos y estilos tecnológicos para desalinizar el agua, con el fin de no prescindir de un solo un tipo de reserva hidrográfica y no aislar a la población de una región determinada; una de estas tecnologías es la ósmosis inversa, que se ha posicionado paulatinamente como la opción más factible para obtener agua fresca a partir de agua salada, e incluso de aguas dulces de reservas que no han sido tratadas y existe la posibilidad de agentes contaminantes, y de aguas que están contaminadas a una alta tasa pero son capaces de poder ser regenerados.

Ahora bien, Venezuela es un país que cuenta con muchas reservas de agua dulce, sin embargo su principal fuente accesible de agua proviene de aguas superficiales, dado que las aguas subterráneas se encuentran en su mayoría en zonas remotas y de difícil traslado, por lo que esta generaría un costo excesivo para hacerlo llegar a todo el territorio nacional (fuente: Hidroven, 2016). Ahora bien, dependiendo de la época del año la capacidad de suministro se ve limitada, aunado a ello la contaminación generada por efectos antrópicos agudiza su escasez. Cabe destacar, que a raíz de las diferentes sustancias nocivas para la salud el nivel o el depósito del mismo es mucho menor a lo que se establece por las diferentes compañías embotelladoras de agua, lo que incrementa la importancia de la purificación, dado que se necesita eliminar todos estos residuos u organismos no deseados en el líquido vital para un consumo adecuado.

A partir de esta problemática que afecta a Venezuela muchos investigadores se dieron a la tarea de buscar alternativa a la falencia presentada, la que tiene un mayor peso dentro del abanico de posibilidades que se ha podido tener en cuenta es la de utilizar agua proveniente de mares, por ende se necesita una membrana capaz de soportar la cantidad de contaminantes que trae consigo este recurso y a su vez tener un equipo el cual permita medir la cantidad de estos compuestos peligrosos que hayan logrado penetrar el equipo purificador.

De igual forma, abordando la región occidental del país, específicamente el estado Falcón, el cual presenta un relieve semiárido y climas con elevadas temperaturas, requiere la utilización de agua salada como se refiere anteriormente y debido a sus altas concentraciones de agentes que aportan un nivel de contaminación elevado (halógenos, sales, metales), el equipo debe poseer la capacidad de funcionar a estas condiciones para así brindar una información clara en sus resultados y de esta forma garantizar la durabilidad de los diferentes tipos de membranas. Por otro lado, en zonas montañosas poseen aguas subterráneas o manantiales las cuales no requieren de un alto proceso de purificación, los cuales nos servirían de ensayo al momento de realizar las primeras pruebas antes de probarlo con los distintos fluidos contaminados planteados a purificar

Por lo que se presentan las interrogantes, ¿será posible diseñar un prototipo que mida la permeabilidad y permeacion de membranas de filtración?, ¿será posible medir los niveles de permeabilidad y permeacion de membranas de filtración con una eficiencia aceptable, y que sean valores precisos y estables?

1. Objetivo General:

Diseñar un prototipo didáctico para medir la permeacion y permeabilidad de las membranas de filtración de osmosis inversa, en las comunidades estudiantiles UNEFA y UPTAG.

2.1 Objetivos Específicos:

• Definir las variables de operación y dimensiones del equipo, a través de los ensayos y evaluaciones del equipo.
• Establecer modelos matemáticos que sustenten el diseño del prototipo didáctico para medir la permeabilidad y permeacion de membranas de filtración.
• Esquematizar el prototipo didáctico para medir la permeabilidad y permeacion de membranas de filtración.
• Elaborar el prototipo para medir la permeabilidad y permeacion de membranas de filtración.
• Evaluar técnicamente a través de un ensayo al prototipo con una membrana de filtración a escala, para determinar las condiciones de operación y funcionamiento del equipo.

1. Justificación:

La durabilidad de las membranas de filtración se puede determinar al instante de medir su permeabilidad y con ello se puede conocer el tiempo de vida de dicho equipo, ya que su costo de fabricación o mantenimiento es elevado y se plantean ideas para aumentar la vida útil del artefacto con un conocimiento pleno de la cantidad de sustancias que esta purifica en un tiempo determinado (semana, mes, año); ahora bien, los procesos basados en estas membranas son considerados un pilar clave en la base de las tecnologías de tratamiento de agua y desalinizadoras, con los equipos en condiciones no adecuadas el tratamiento del líquido vital tendrá un porcentaje bajo con respecto a la pureza. Además, Venezuela cuenta con una extensión de 4.006 kilómetros de costas aproximadamente, por lo que se estima y afirma que es “el litoral más extenso sobre el Mar Caribe” (fuente: Gobierno en línea, 2015), y el estado Falcón cuenta con una extensión de 685 kilómetros de costas aproximadamente; esto hace posible emplear esta tecnología, fomentando de esta manera un aporte social significativo a consecuencia de la capacidad sin límites que se suministraría de este recurso (agua) independientemente de la época del año, confiriendo así un derecho humano primordial como lo es el preciado recurso, que se ve relejado de manera imperativa en la Resolución 64/292 (2010) de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) donde se invita de forma estricta y directa a los Estados y organizaciones internacionales a suministrar o facilitar recursos financieros para un suministro de agua potable accesible y asequible para todos.

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