Diseño de un intercambiador de calor de captación de agua atmosférica.

Abstract

En Chile, la problemática de la escasez de agua es una realidad preocupante y apremiante. El país, caracterizado por su geografía diversa y sus condiciones climáticas variables, se enfrenta a un desafío constante para asegurar un suministro de agua adecuado para sus habitantes y actividades económicas. La creciente demanda de agua, junto con los efectos del cambio climático que provocan sequías más frecuentes y prolongadas, ha agravado esta situación. Ante este contexto, surge la necesidad de buscar fuentes alternativas y sostenibles de agua. Uno de los recursos que ha cobrado relevancia es el agua atmosférica, una fuente de agua potencialmente abundante y subutilizada. El aire que nos rodea contiene vapor de agua en forma de humedad, y su captación y conversión en agua líquida es una solución prometedora. En este contexto, se plantea la idea de diseñar un intercambiador de calor específicamente para obtener agua del aire. El objetivo de este proyecto es desarrollar un intercambiador de calor altamente eficiente que pueda extraer agua del aire ambiente. Se espera que este sistema sea capaz de generar al menos 100 litros de agua al día, lo que podría satisfacer las necesidades básicas de una vivienda promedio. Esta cantidad significativa de agua podría utilizarse para el consumo humano, riego y otras aplicaciones domésticas, aliviando así la presión sobre las fuentes tradicionales de agua. Además de su capacidad de producción de agua, se establece un requisito clave para el diseño del intercambiador de calor: debe ser altamente eficiente desde el punto de vista energético. Se requiere que el sistema de captación de agua atmosférica no debe consumir más de 2 [𝑘𝑊] para su funcionamiento. Esta restricción de consumo energético es esencial para que el sistema sea práctico y viable para su instalación en viviendas y comunidades, donde se busca no solo asegurar un suministro de agua adicional, sino también reducir el impacto ambiental y los costos asociados. Esta iniciativa representa un paso adelante en la búsqueda de soluciones sostenibles para el suministro de agua en un entorno donde la disponibilidad de este recurso es una preocupación constante.

In Chile, the issue of water scarcity is a concerning and pressing reality. The country, characterized by its diverse geography and variable climatic conditions, constantly faces the challenge of ensuring an adequate water supply for its inhabitants and economic activities. The increasing demand for water, coupled with the effects of climate change leading to more frequent and prolonged droughts, has exacerbated this situation. In this context, the need to explore alternative and sustainable sources of water arises. One of the resources that has gained relevance is atmospheric water, a potentially abundant and underutilized water source. The air that surrounds us contains water vapor in the form of humidity, and its capture and conversion into liquid water is a promising solution. In this context, the idea ofdesigning a heat exchanger specifically to obtain water from the air is proposed. The objective of this project is to develop a highly efficient heat exchanger that can extract water from the ambient air. It is expected that this system will be capable of generating at least 100 liters of water per day, which could meet the basic needs of an average household. This significant amount of water could be used for human consumption, irrigation, and other domestic applications, thereby alleviating the pressure on traditional water sources. In addition to its water production capacity, a key requirement is set for the design of the heat exchanger: it must be highly energy-efficient. It is required that the atmospheric water capture system should not consume more than 2 [𝑘𝑊] for its operation. This energy consumption restriction is essential for making the system practical and viable for installation in homes and communities, where the goal is not only to secure an additional water supply but also to reduce environmental impact and associated costs. This initiative represents a step forward in the quest for sustainable solutions for water supply in an environment where the availability of this resource is an ongoing concern.