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CONDENSADORES DE HUMEDAD
REPORTE FINAL
RESPONSABLE: MI Augusto Sánchez Cifuentes
Reporte general del proyecto
Resumen
La humedad en el aire es un recurso de alto potencial hídrico que puede ser explotado,
utilizando tecnología innovadora con la cual se pueda extraer. De forma natural se puede
verificar el potencial de la captación, observando cómo los arboles utilizan su amplio
follaje para obtener agua del ambiente. Históricamente, las estructuras artificiales
remanentes en diferentes países, han demostrado que la humedad se ha recolectado
como una alternativa y / o fuente de agua suplementaria. A principios del siglo 19, la
captura de niebla fue investigada como un recurso natural potencial. Después de
mediados de la década de 1980, tras el éxito en Chile, la recolección de agua de niebla
comenzó en una serie de países en desarrollo. La mayoría de estos países se encuentran
en regiones áridas y semi‐áridas con condiciones topográficas y climáticas que favorecen
la recolección de agua de niebla. En este reporte se presentan los resultados
experimentales del diseño, manufactura e implementación de tres prototipos de
condensadores de humedad en distintas zonas del país, estas últimas seleccionadas
conforme al tipo de clima registrado. México, de acuerdo a la CONAGUA, cuenta con 6
tipos de clima , de los cuales se han podido probar los prototipos en sol solo 2 (templado‐
subhúmedo y cálido subhúmedo) en 5 experimentos realizadas. Los resultados muestran
que las condiciones más efectivas, para el funcionamiento de los prototipos en los climas
probados, son: Temperatura ambiente relativamente baja (entre los 10 y 20 °C), humedad
relativa alta (arriba del 80 %), velocidad de viento baja (entre los 0.1 y 0.5 m/s) y presión
atmosférica entre los 840 y 890 hPa. Las mallas deben estar tensas y perpendiculares a la
corriente de viento.
Justificación
Debido al cambio climático, en la actualidad, se han intensificado las sequías, provocando
que las zonas marginadas de la República presenten problemas en cuanto al uso, consumo
y distribución del agua para sus necesidades básicas.
Por otro lado, el crecimiento demográfico implica un alza en la demanda de recursos
hídricos, lo que nos coloca en la necesidad de implementar nuevas tecnologías que
colaboren a cubrir estas necesidades y que sean amigables con el medio ambiente.
Esta investigación pretende proponer, en base al uso de condensadores simples de
humedad, específicos por zona, una solución para amortizar la creciente demanda del
agua potable, de forma económica, simple y pasiva, colaborando a mejorar la calidad de
vida de las comunidades usuarias y contribuyendo a la disminución de emisiones al
ambiente, así como contrarrestando efectos que contribuyen a el cambio climático en
base a que los sistemas propuestos no requieren obras civiles importantes de instalación y
distribución y prácticamente no consumen energía durante su operación.
Objetivo general
Implementar y probar experimentalmente unos diseños de condensadores de humedad,
para su probable uso como tecnología accesible de extracción de agua del ambiente en
zonas de México que se encuentran en condiciones de bajos recursos hidrológicos y que
no cuentan con los recursos económicos para la realización de infraestructura, con lo que
se podrían surtir parcialmente las necesidades de agua de familias de escasos recursos
económicos, evitando la necesidad de recorrer grandes distancias para acrrearla en
cubetas.
Objetivos particulares
a) Investigación de humedades por zonas climáticas en todos los municipios del país.
b) Investigación sobre sistemas de condensación de humedad existentes en otros paises.
c) Investigación de materiales comerciales existentes en el país y que puedan ser
aplicados para la elaboración de los condensadores.
d) Construcción de tres prototipos de condensadores y probarlos experimentalmente
para ir definiendo cuales son los principales parámetros que se tienen que tomar en
cuenta para obtener un disño adecuado.
e) Aplicación de los tres prototipos en diferentes climas existente en México.
f) Análisis de los resultados obtenidos de los prototipos.
g) Realización de una herramienta sencilla, probablemente en excel para el
dimensionamiento más adecuado conforme a los parámetros establecidos en las
pruebas experimentales.
h) Realización de manual para la elaboración de condensadores de humedad por los
propios usuarios.
Introducción
Los condensadores de humedad son un excelente ejemplo de biomimesis (de bio, vida
y mimesis, imitar) ya que en la naturaleza esto ocurre en los árboles, rocas, etc. La
científica sudafricana Mary Seely estudió la fauna y la flora de África en los desiertos,
donde descubrió que muchas plantas aguantaban las elevadas temperaturas debido al
agua que lograban captar de la niebla. También concluyó que muchos insectos de la zona,
como arañas y escorpiones, sobrevivían sin problemas empleando el mismo
procedimiento. El top tokee es un ejemplo. Cuando se forma la niebla, este coleóptero se
sube a la cresta de las dunas y se queda quieto frente a la brisa con la cabeza hacia abajo,
esperando a que la niebla al tocar su cuerpo, se transforme en agua. Se forma entonces
una gotita que se desliza despacio por su cuerpo inclinado hasta caer directamente en su
boca.
Los condensadores tratan de seguir estos principios y son básicamente mallas que
condensan la humedad del aire. Estas colocadas perpendicularmente a la trayectoria del
viento, generalmente tipo raschelTM hechas de polietileno, hace que las pequeñas gotas
de agua líquida que se encuentran en la niebla, choquen contra ella y sean capturadas
condensándose sobre la superficie de la misma para que después por efecto de la
gravedad, al juntarse la suficiente cantidad de agua en una misma gota, caigan sobre los
canales colocados en la parte inferior de las mallas(tubos de PVC), que a su vez conducen
el agua hacia contenedores donde se puede almacenar el agua líquida capturada.
Se utiliza para lugares donde el agua es escasa, y con poca presencia de lluvias. Por
ejemplo, el caso de los desiertos, donde llevarla hasta esa zona resulta a precios muy altos
por lo que la gente se ve en la necesidad de realizar largas caminatas para poder conseguir
agua para sus necesidades básicas. Así entonces, se pretende que esta tecnología, aunque
no alcance a suministrar el 100 % de la demanda, si ayude a reducir el tiempo invertido
para poder conseguir tan preciado líquido.
Debido al potencial que los condensadores han mostrado, ya se han implementado en
lugares como Israel, Chile, Ecuador, Guatemala, Perú, Nepal, algunos países de África y la
isla de Tenerife, además 30 lugares más alrededor esperan beneficiarse con este
desarrollo en no mucho tiempo.
En Chile han tenido un gran desarrollo debido a que en el desierto de Atacama, existe la
presencia de grandes masas de niebla matinales por lo que este lugar es uno de los
grandes puntos de interés en esta materia, donde desde 1960 se llevan a cabo estudios.
Carlos Alberto Espinosa Arancibia es uno de los pioneros, pues inventó hace muchos años
un aparato para captar agua, por lo que a nivel mundial es reconocido como uno de los
padres de esta invención, la cual dono gratuitamente a la UNESCO.
A comienzos de los años 80 los científicos del Atmospheric Environment Service de Canadá
perfeccionaron el invento de Espinosa al hallar el sistema para que las minúsculas gotitas
de agua de estas nubes, que no caen por su gravedad debido a su escaso peso, pudiesen
ser captadas en las redes sin pérdidas significativas. En 1992, las primeras redes fueron
colocadas en la aldea chilena de Chungungo, también en el desierto de Atacama.
Los condensadores que se utilizan hoy en día en esta parte de Chile fueron invención de
científicos israelís, los cuales básicamente son estructuras metálicas con un marco de 6x4
m con una malla plástica donde el rendimiento de captación de agua se sitúa de entre 2‐
10 [L/m²día].La zona de Chungungo, también en Chile, está denominada como uno de los
lugares más factibles, ya que esa zona está dominada por una neblina costera ideal para el
objetivo de este sistema. En este lugar hay instalados 85 condensadores de humedad, con
una producción mensual de 300.000 litros de agua, equivalentes al transporte de 30
camiones.
A Namibia llegó a través de científicos canadienses (dirigidos por John Henschel, director
de la Fundación Namibia de Investigación del Desierto) donde al independizarse, el
gobierno aposto por esta tecnología instalando estructuras con mallas de hasta 48 m2 que
llegan a producir 200 L por noche, con lo cual se satisface el consumo de la población. Por
lo que se lucha contra la desertización y se evita que la población se mude a las ciudades.
En Lima, Perú se utiliza un embudo que condensa las gotas de agua y las deja caer hacia el
centro donde se encuentra el tronco del árbol, donde una tubería hace descender el agua
hasta el suelo y la planta se autorriega día a día, estos se encuentran instalados en la zona
de bellavista.
En estudios realizados en México se ha determinado que la distribución de gotas de niebla
no es homogénea, que las más abundantes son de 30 a 40 micras (una micra equivale a la
millonésima parte de un metro), y que cada nube está formada de cientos de miles de
ellas. En el caso de la niebla, que es una nube con baja concentración de agua, hay entre
50 y cien gotitas en un centímetro cúbico.
Todas estas investigaciones e implementaciones han hecho que el conocimiento de las
redes sea bastante amplio y se espera mejorar la resistencia de las mismas, ya que las
mallas empleadas en Chile duran una media de 5 años así como las tubería plásticas,
además es necesario mejorar la resistencia a los vientos fuertes.
Por otro lado es imprescindible saber en qué zonas específicas de la República Mexicana
pueden implementarse de acuerdo a sus necesidades y clima presentes. Por ejemplo una
alumna de la Universidad Iberoamericana propone que este tipo de tecnología, que es
bastante económica y no se requiere de muchos conocimientos técnicos para poder
implementarla, podría utilizarse en Coahuila o Baja California donde llueve una o dos
veces al año y tiene presencia de niebla 250 días por año.
Las investigaciones aun pueden mejorar las limitaciones de esta tecnología para encontrar
una malla que pueda, como ya se mencionó, resistir en zonas con vientos fuertes. La malla
de polipropileno o polietileno, que se utiliza en la mayor parte de los proyectos de
recolección de niebla del mundo, no es lo suficientemente fuerte, y su debilidad física
puede crear desconfianza en una comunidad que pudiera beneficiarse de esta tecnología.
Con el fin de mitigar este problema, se deben están llevar a cabo investigaciones para la
fabricación de un tipo de malla estándar que resista fuertes vientos, arena y la alta
radiación ultravioleta de las zonas áridas y de gran altitud.
Existe un modelo matemático para la cuantificación de agua captada de la niebla, el cual
fue desarrollado para la región de Al‐Asir de Arabia Saudita.
La ecuación del punto de rocío (ecuación 1) se modificó para incluir más parámetros en la
formación de niebla lo cual hace que la ecuación calcule la potencialidad de captura
basado en la temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento, superficie del
condensador y un coeficiente del material utilizado. Además de un nuevo parámetro
Índice de Potencial de niebla (FPI, Fog Potencial Index) que es la diferencia entre la
temperatura de rocío y la temperatura del aire para una determinada ubicación.
Fw = fc × (FPI) × f (H) × f (W) × Ac ………………………………………………………………………………..(1)
Dónde:
Fw: Volumen de agua esperada en la niebla Fc: Índice de eficiencia del material colector FPI: Índice de potencial de niebla F(H): Función de humedad F(W): Función de la velocidad del viento Ac: Superficie del colector Esta nueva ecuación se comprobó para dos diferentes sitios Al‐Sooda y Abha, sitio de la
ciudad en la región de Al‐Asir. El FPI propuesto coincide con los datos que ya se tenían de
esos sitios. Sin embargo, aun se necesita validar para más regiones con el fin de
comprobar su aplicación en diferentes regiones. Además de que se tienen que realizar
más mediciones con diferentes materiales colectores en un mismo sitio para obtener el
factor de colección de cada uno.
También se observo el impacto de la velocidad del viento en la captura de niebla.
Encontrándose que la velocidad del viento tiene un doble impacto:
(i) Para una baja velocidad del viento, hasta un cierto valor , la captura de niebla
se incrementa con la velocidad del aire húmedo, el cual se condensa y se
reemplaza continuamente por el nuevo aire húmedo
(ii) para un viento de velocidad mayor (por encima del valor umbral), la captación
de niebla disminuye con la velocidad debido a las perturbaciones en la
captación de niebla.
Hay que tomar en cuenta muchos otros aspectos antes de que el modelo desarrollado se
pueda generalizar. Se espera que la altitud de la zona pueda contribuir en la cuantificación
de agua de niebla. En tal caso, se requiere un factor adicional para incorporar la altitud a
la ecuación desarrollada.
Reporte técnico
El proyecto se dividió en tres etapas, una de investigación y dos de pruebas. Las
especificaciones por etapa se describen a continuación:
Primera etapa
Investigación de las condiciones climatológicas y los niveles de humedad presentes
en todos los municipios del país, en base a las zonas climatológicas establecidas
por CONAGUA:
o Zona 1: Clima Seco
o Zona 2: Clima Cálido Sub‐húmedo
o Zona 3: Clima Cálido húmedo
o Zona 4: Clima Templado húmedo
o Zona 5: Clima Templado Sub‐húmedo
o Zona 6: Clima Muy Seco
Se investigaron estudios similares y prototipos desarrollados en diferentes partes
del mundo que pudieran ser de utilidad.
Se contactó con la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile
para estudiar ideas de utilidad a aplicar en este proyecto (Anexo 1).
Se realizó una investigación sobre los diversos materiales con los que se pueden
construir condensadores de humedad; esto para ver cuáles serían los más
eficientes dependiendo de las diferentes regiones climáticas del país.
Se estableció que las más eficientes son del tipo Raschel de diversas sombras (35%, 50%,
65%, 80%, 90% a 95%), las cuales cumplen las siguientes funciones:
o Reducción, de la temperatura y evaporación, durante el día.
o Filtro de los rayos ultravioleta de acuerdo a su tramado.
o Como cortavientos permite el paso del aire y evita las turbulencias.
Y se relacionó el tipo de material más adecuado en la base de datos de zonas
climatológicas por municipio. Anexo 2.
Segunda etapa
Se desarrollaron 2 prototipos de condensadores de humedad. En un principio, los
modelos se diseñaron en AutoCAD para posteriormente desarrollarlos (Figura 1).
Fig. 1: Prototipo Cuadro y M instalados
Descripción prototipo Cuadro
El primer prototipo tiene el diseño más sencillo, éste es el más probado y el que ha
resultado ser uno de los más eficientes. Consiste simplemente en colocar una malla en
forma rectangular o cuadrangular estirada (Figura 2) y orientada en la dirección en la que
corren los vientos dominantes.
Resulta ser también la más sencilla pues solo requiere de ser amarrada y tensada entre
dos postes, se le coloca una media caña de tubo de PVC en la parte inferior de la malla y
de ahí el agua recolectada se dirige a un depósito recolector.
Fig. 2 Estructura del prototipo Cuadro
Descripción prototipo M
Este modelo fue diseñado por parte del equipo de trabajo. Dicho sistema se diseñó
pensando en el aumento en el tiempo de permanencia de la niebla y con ello el
proporcional aumento en la recolección de condensado.
Este prototipo se armó utilizando 4 tubos de acero inoxidable de 3 metros, cada uno
doblado en forma de M y luego unidos en pares. La geometría elegida es la mostrada en la
Figura 3.
Fig. 3 Geometría del prototipo M
Posteriormente se unen las cuatro estructuras simples, por pares, formando una
estructura como la que se muestra en la Figura 4.
Fig. 4 Estructura del prototipo M
Para darle una buena estabilidad y altura al modelo, se determinó adicionarle un soporte
hecho de tubos de acero inoxidable. Así, la estructura final del prototipo se muestra en la
Figura 5.
Fig. 5 Imagen tridimensional del prototipo M
Se realizaron pruebas en el Distrito Federal, Estado de México y Morelos,
obteniéndose como resultados relevantes los siguientes datos.
o La primera prueba realizada en el Distrito Federal fue cerca del metro
Mixcoac del 26 al 29 de julio del 2013 donde se instalaron los prototipos
Cuadro y M, presentando un clima Templado subhúmedo con las siguientes
condiciones climáticas promedio:
Temperatura: 20.38 °C
Presión: 780 hPa
Velocidad del viento: 0.14 m/s
Humedad Relativa: 49.89 %RH
Captación de agua: 0 mL
o La segunda prueba se realizó en el Estado de Morelos, en el municipio de
Temixco del 6 al 9 de septiembre del 2013 donde se instalaron los
prototipos Cuadro y M. Presentando un clima Templado subhúmedo con
las siguientes condiciones climáticas promedio:
Temperatura: 21.9 °C
Presión: 871 hPa
Velocidad del viento: 0.43 m/s
Humedad Relativa: 83.92 %RH
Captación de agua: 2.475 mL
o La tercera prueba se realizó en el Estado de México, en el municipio de
Huehuetoca del 10 al 13 de septiembre del 2013 donde se instalaron los
prototipos Cuadro y M. Presentando un clima Templado subhúmedo con
las siguientes condiciones climáticas promedio:
Temperatura: 15.8 °C
Presión: 775 hPa
Velocidad del viento: 2.04 m/s
Humedad Relativa: 61.61 %RH
Captación de agua: 0 mL
o La prueba 1, realizada en el DF, se repitió dado que fueron utilizadas mallas
que no correspondían al clima de esa zona. Dicha repetición se realizó
durante los días 17, 18 y 19 de septiembre del 2013.
Temperatura: 17.76 °C
Presión: 775 hPa
Velocidad del viento: 0.51m/s
Humedad Relativa: 69.38 %RH
Captación de agua: 0 mL
Se continuó con el estudio de prototipos desarrollados en diversas partes del
mundo, con el fin de trabajar con modelos probados más eficientes. Así que se
tomó la decisión de desarrollar el prototipo Embudo. Por sus características
geométricas, todo el condensado recolectado por las mallas, se dirige a un solo
depósito, por lo cual ya no se requiere de canaletas para la recolección y
direccionamiento del flujo.
Tercera etapa
Se modificaron los Prototipos M y Cuadro Con el objetivo de mejorar el
funcionamiento de los prototipos, para lo cual se utilizó la azotea del edificio U del
posgrado de Ingeniería ubicado en Ciudad Universitaria de la UNAM. (Fig. 6)
Se construyó el prototipo Embudo utilizando 4 tubos de 3 m de largo y 8 tubos de
1.5 m de largo de acero inoxidable, para la estructura base, formando un prisma
rectangular. En la Figura 7 se muestra el prototipo terminado.
Fig. 6 Mejora del Prototipo Cuadro y M
Fig. 7 Prototipo Embudo terminado
Se programaron dos periodos de prueba: El primero comprendido entre el 2 y el 5
de diciembre del 2013, se realizó en Izamal, Yucatán con un clima cálido‐sub
húmedo. El segundo se fijó para el 3 de marzo y hasta el día 7 del mismo mes, del
año 2014. En el municipio de Huauchinango del Estado de Puebla con clima
templado‐sub húmedo.
o La primera prueba se realizó en la ciudad de Izamal del Estado de Yucatán
del 2 al 5 de Diciembre del 2013, donde se instalaron los Prototipos M,
Cuadro y Embudo, presenta un clima cálido‐sub húmedo. Durante el
periodo de prueba se tuvo presencia de lluvia, nubosidad y vientos de hasta
6 m/s. Se obtuvieron las siguientes condiciones climáticas promedio:
Temperatura: 23.61 °C
Velocidad del viento: 0.07 m/s
Humedad Relativa: 73%RH
Captación de agua: 9.6 mL.
o La segunda prueba se realizó en Huauchinango en el estado de Puebla del 3
al 7 de Marzo del 2014, presenta un clima templado‐sub húmedo. Se
obtuvieron las siguientes condiciones climáticas promedio:
Temperatura: 19.4 °C
Velocidad del viento: 1.00 m/s
Humedad Relativa: 59%RH
Captación de agua: 1850 mL.
Análisis del proyecto
Al inicio del proyecto se realizó una relación entre el tipo de clima, los días de niebla, la
temperatura promedio y la altitud de varias zonas del país con respecto al tipo de malla
(distintos porcentajes de sombra), con el fin de encontrar de manera sencilla y específica,
los materiales necesarios para realizar las pruebas (ver Anexo 1). Se encontró que las
relaciones más adecuadas para el tipo de clima son las que se muestran en la tabla 1:
Tabla 1. Relación zona climática y tipo de malla
Zona climática Malla (% de sombra)
Clima Seco 35, 50
Clima Cálido Sub‐húmedo 50, 60, 70, 80, 90
Clima Cálido húmedo 50, 60, 70, 80, 90
Clima Templado húmedo 50, 60, 70, 80, 90
Clima Templado Sub‐húmedo 50, 60, 70, 80, 90
Clima Muy Seco 35, 50
En la tabla 1 se puede ver que las mallas con menor porcentaje de sombra presentan
mejores resultados en los climas seco. Y para los climas húmedos las mallas más cerradas
son las más convenientes.
Las zonas donde se realizaron las pruebas, fueron elegidas, más que por el tipo de clima,
por los requerimientos de transporte de los prototipos, los contactos que se tenían en el
lugar y la seguridad que implica viajar, con la situación de inseguridad que enfrenta el país.
Por ello solo se han realizado pruebas en dos zonas climáticas (templado‐subhúmedo,
cálido‐subhúmedo) pero con distintas condiciones ambientales (diferente presión,
temperatura, humedad, velocidad de viento). Es muy importante comprender que este
proyecto presenta muchas variables independientes, pues además de que su
funcionamiento depende de todos los parámetros ya mencionados, también depende de
las estaciones del año, del horario y de las estructuras de los prototipos (ver tabla 2).
Tabla 2. Resultados de las 5 pruebas realizadas
Captación de agua (mL)
Prueba Zona climática Temperatura (°C) Presión (hPa)
Velocidad de viento (m/s)
% HR P1 P2 P3 Total
1 Templado subhúmedo
20.38 780 0.14 49.89 0 0 0 0
1' Templado subhúmedo
17.76 775 0.51 69.38 0 0 0 0
2 Templado subhúmedo
21.9 871 0.43 83.92 2.475 0 0 2.475
3 Templado subhúmedo
15.8 775 2.04 61.61 0 0 0 0
4 Cálido
subhúmedo 23.61 1009 0.07 73 6.5 0.2 2.9 9.6
5 Templado subhúmedo
19.4 842 1 59 350 0 1500 1850
1’ Repetición de la prueba 1, P1: Cuadro, P2: M, P3: Embudo
De la información base se sabe que el prototipo que mejores resultados ha presentado y
que conlleva menor maniobra para su construcción y montaje, es el cuadro. Sin embargo
con este proyecto se trató de probar si estructuras más elaboradas tenían la misma o
mayor efectividad que el prototipo cuadro. A partir de los resultados obtenidos hasta el
momento y considerando que solo se han realizado pruebas en dos tipos de zona
climática, se puede decir que el prototipo M presenta escasa efectividad teniendo varias
razones posibles. La principal es la dificultad que presenta para mantener las mallas
tensas, otra posible causa es el ángulo de incidencia con respecto a la dirección del viento.
Los prototipos cuadro y Embudo son los que han presentado mejores resultados. Con el
prototipo embudo se ha obtenido una recolección mayor en la zona climática templado‐
subhúmedo, mientras que en la zona climática cálido subhúmedo el prototipo cuadro fue
el que mejor desempeño presentó. Con el fin de ponderar los resultados de los prototipos
se calcularon los mililitros de condensado por metro cuadrado. Analizando la tabla 3 se
nota que el prototipo más eficiente ha sido el embudo, sin embargo aún hay que realizar
un análisis con respecto a la inversión, pues el prototipo cuadro presenta menor costo que
el embudo.
Por otra parte 590 mL de condensado por metro cuadrado, hacen reconocer que la
factibilidad técnica del proyecto existe, aunque hay que seguir realizando pruebas para
tener una idea más específica de las zonas, en el país, con el potencial necesario para el
aprovechamiento de esta tecnología tan interesante.
Tabla 3. Resultados de la captación de agua
Captación de agua (mL/m2)
P1 P2 P3 Total
0 0 0 0
0 0 0 0
1.1 0 0 1.1
0 0 0 0
2.89 0.058 0.84 3.79
155.56 0 434.78 590.34
Algunos investigadores como Monzur, A. y col., entre otros, se han dado a la tarea de
investigar cuales son los parámetros que mayor importancia tienen en el funcionamiento
de los condensadores y su relación, tratando de modelar el fenómeno. En el artículo
Development of a
mathematical model for the quantification of fog‐collection, se realiza una descripción del
modelado por medio de una ecuación (ver ecuación 1) que incluye todos los parámetros
que influyen en el proceso de captación de agua por medio de los condensadores de
humedad. La cual se comenta, se ha utilizado para predecir la cantidad de condensado,
tomando en cuenta las condiciones de la zona, el material de las mallas y el área de
mallado. Los resultados muestran que la ecuación es útil, sin embargo se comenta que
aún falta por introducir el parámetro de la altura de malla en dicha ecuación. Al parecer
para la realización del artículo mencionado, se han realizado ya bastantes pruebas en
distintas zonas climáticas. Un aspecto muy importante que se menciona es el efecto de la
velocidad del viento sobre la captación de agua, pues se habla de un valor umbral donde
por debajo de dicho valor se observa una proporcionalidad entre la velocidad del viento y
la captación de agua y por arriba de ese valor el comportamiento es totalmente contrario.
Esto es importante para las siguientes experimentaciones que se pudieran realizar, pues
en las pruebas que se han realizado hasta el momento no se ha observado tal efecto. Otro
aspecto que se podría tratar es la prueba de la ecuación 1 en México, con el fin de probar
su viabilidad y ver si con los datos que se obtengan del proyecto, se le puede adicionar
algún parámetro que pueda disminuir la incertidumbre en el uso de la ecuación.
De acuerdo a los resultados que se muestran en la tabla 2, las mejores condiciones para
los tipos de clima probados son: velocidad del viento debajo de 1 m/s, presión entre los
750 y 900 hPa, una temperatura ambiente entre los 18 y 24 °C y con porcentaje de
humedad relativa arriba del 55 %.
Conclusiones
Esta experimentación hizo posible conocer los rangos de los parámetros en que los
condensadores funcionan mejor en las zonas climáticas templado‐subhúmedo y cálido
subhúmedo, donde se espera condensación si los parámetros se encuentran a: velocidad
del viento debajo de 1 m/s, presión entre los 750 y 900 hPa, una temperatura ambiente
entre los 18 y 24 °C con porcentaje de humedad relativa arriba del 55 % y utilizando los
prototipos cuadro o embudo.
Las mallas rashel presentan eficiencia de captación y aunque existen materiales que
pudieran dar mejores resultados, también hay que tomar en cuenta que son más caros y
que este proyecto está pensado para utilizarse en zonas de bajos recursos tanto
hidrológicos como económicos.
Han sido muy pocas las pruebas que se han realizado y las zonas climáticas que se han
probado, no obstante se han obtenido resultados que demuestran el potencial tanto
técnico como económico y más aún ambiental de la tecnología en el país. En general el
desarrollo del proyecto se ha llevado conforme a lo que se había planeado al inicio, sin
embargo por muchas cuestiones, como la falta de presupuesto y la necesidad de mejora
de los prototipos, no se han logrado todos los objetivos fijados. Aunque probando dos
zonas más se cubriría la mayor parte del tipo de clima y se obtendrían los resultados
suficientes para generar un mejor plan de implementación de condensadores de
humedad.
Recomendaciones
Realizar pruebas en otras zonas climáticas
Probar la factibilidad del uso de la ecuación 1 en México y de ser posible adicionar algún
parámetro que le de menor incertidumbre.
Realizar un análisis costo‐beneficio para cada prototipo por zona climática.
Elaborar un manual de uso común para la implementación de condensadores de
humedad.
Referencias
http://www.elmundo.es/magazine/2003/180/1047057668.html. (mayo, 2014).
http://diarioportal.com/2011/11/07/proponen‐emplear‐niebla‐como‐alternativa‐a‐
sequias. (mayo, 2014).
F. García García and R.A. Montañez, Warm fog in Eastern México: a case study , 1990
Mussie Fessehaye, Sabah A. Abdul‐Wahab, Michael J. Savage, Thomas Kohler, Tseggai
Gherezghiher, HansHurni, Fog‐water collection for community use, 2013, 60‐61.
Monzur Alam Imteaz, Ghassan Al‐hassan, Abdallah Shanableh, Jamal Naser,
Development of a mathematical model for the quantification of fog‐collection, 2011, 12‐
13‐14.
ANEXO 1
Casos de estudios en Chile, desierto de Atacama
Antecedentes Generales
La costa norte Chilena se caracteriza por una fuerte aridez climática típica de los desiertos
de costa occidental con fuerte influencia anticiclónica. El anticiclón del Pacífico sur
oriental, generador de altas presiones se ubica entre los 25° y 30° de latitud sur y 90° de
longitud oeste. El movimiento descendente de las masas de aire desde la alta troposfera
se realiza en espiral a través del anticiclón en sentido contrario a los punteros horarios, lo
cual origina un calentamiento durante el descenso. Este calentamiento se ve
interrumpido en la superficie por la presencia del océano que enfría la baja atmósfera
originándose una inversión térmica bajo los 1.000 metros de altitud. La corriente fría de
Humboldt tiende a acentuar este fenómeno de enfriamiento superficial. El aire cargado
de humedad que se evapora desde la superficie del océano alcanza su punto de rocío con
un pequeño enfriamiento, originándose frecuentes condensaciones o neblinas en el
litoral. Este proceso de enfriamiento se ve estimulado en los sectores donde la costa es
elevada, lo que obliga a las masas de aire a ascender topográficamente. Un elemento
adicional de enfriamiento de la baja atmósfera lo constituyen los frecuentes surgimientos
de agua fría en el océano próximo al litoral.
La inversión térmica que caracteriza a toda esta región, limita los movimientos de aire
generándose un régimen árido con escasas precipitaciones. A pesar de no haber
movimientos de importancia, bajo la capa de inversión ocurren turbulencias que mezclan
el aire dando origen a la formación nubosa de estratocúmulus que cubre el litoral durante
la noche y parte de la mañana.
Experiencia Chilena
CONAF ha hecho varias observaciones y estudios en relación a captación o cosecha de
agua mediante captadores o atrapanieblas. Entre ellos, se puede mencionar lo siguiente:
Fray Jorge, durante 1982, se probaron varios tipos de captadores. Algunos, tipo
lira, formados por cuerdas o hilos de nylon, que son de difícil construcción y de
poca duración. Los de malla de tipo mosqueteras, que presentan varios
inconvenientes derivados de la dificultad de escurrimiento o bajada de las gotas de
agua hacia la canaleta basal.
En el mismo año, 1982, en el Tofo, ubicado entre 600 y 800 m.s.n.m., se probó un
captador de 90 m2 (30 * 3m) de malla Raschel y estructura de fierro.
En 1984, CONAF obtuvo en el Tofo los datos que se indican a continuación
producto del completo estudio sobre la camanchaca, destinados a proveer de agua
potable a la caleta Chungungo. Entre los antecedentes contenidos en el informe
final presentado a SERPLAC IV Región en 1985, es importante destacar:
1. Que los mejores captadores de agua o atrapanieblas fueron los planos, de
malla Raschel, colocada por ambas caras de un bastidor que las separa 1
cm y orientados al Oeste (viento predominante). Siempre se deben colocar
perpendiculares al viento predominante.
2. Los captadores cuadrados son los de mayor rendimiento. Por ejemplo, uno
de 90m2 (30*3m) rindió casi un 30% menos por m2 que los de 0,5 *0,5 m
(2,25 m2).
3. Hubo un total de 224 días de captación, es decir, el 61,3% de los días del
año. Esta captación tiene una tendencia estacional, siendo primavera y
verano las más favorables para cosechar neblinas.
4. Los períodos carentes de neblina son de 6 a 9 días, siendo de mayor
frecuencia entre 1 y 3 días. Por esto es necesario utilizar un estanque que
almacene agua equivalente a 9 días para asegurar el abastecimiento
durante la ausencia de captaciones.
5. La producción de agua diaria promedio fue de 2,6 L/m2 o de 948
L/m2/año.
Las camanchacas productoras de agua fueron de 6,9 horas de duración en promedio y las
horas de mayor captación se presentan en la madrugada (4 a 10hrs.) y al atardecer (17 a
22 hrs).
Materiales
Para la construcción de los atrapanieblas de dimensiones 12*4m (48m2), se requieren los
siguientes materiales:
Dos postes de pino impregnados, de 6m de largo y 8" de diámetro, empotrados en
base de cemento.
8 sistemas de anclajes: cables y tensores de material inoxidable. 30 kg. de cable de
5,16 mm de diámetro y 10kg de cable de 2,11mm de diámetro, de fierro
galvanizado con cubierta de PVC. 16 tensores de ½ " de fierro galvanizado.
24 m de malla de 4 m de ancho (96m2) tipo Raschel, de fabricación chilena, de
35% de sombra.
12 m de cañería de PVC de 110mm de diámetro para canaletas y un reductor de
PVC (110*25m) que conecta la canaleta colectora con la matriz que recoge el agua
de los captadores.
2 pernos hexagonales 5/8" con tuerca hexagonal y golilla para la roldana. 2
roldanas de ½", 2 ángulos, 4 pernos hexagonales de 3/8" con tuerca y golilla.
La capacidad del estanque almacenador se calcula de acuerdo a la cantidad de
captadores, al rendimiento por m2 y número de días en que no hay captación. Estos
parámetros dependen del lugar y sus características. Pero a falta de datos se pueden usar
los que CONAF posee basados en las observaciones realizadas en el Tofo: 2,6 L/m2/día lo
que equivale a 124,8 L/día obtenidos en un captador de 48m2.
Si el agua va a ser utilizada para bebida de animales, el acumulador podrá ser pequeño
(aproximadamente con una capacidad de 1000 litros) puesto que los mismos pueden
consumir la totalidad del agua captada en el día. Si la utilización es para otros fines, como
podría ser el caso de riego, o bebida para un gran número de animales, se puede utilizar
un acumulador de 3.000 litros, lo que permite almacenar el agua por 15 días con un
margen de seguridad. En los trabajos de CONAF en el Tofo se utilizan estanques tipo
australiano con capacidad de 24.000 litros, puesto que allí hay 2.400 m2 de captadores.
Consideraciones finales
Basados en los antecedentes recopilados en las diferentes experiencias realizadas se
deben considerar los siguientes datos para la ubicación y construcción de los captadores
(atrapanieblas). Estos son:
Se deben ubicar donde haya mayor frecuencia de camanchacas y estas sean más
densas. Esto ocurre de preferencia, entre los 600 y 1000 m.s.n.m. y donde haya
más viento que produzca cierto flujo de la niebla.
Su orientación debe ser perpendicular a la dirección del viento predominante que
empuja la niebla costera hacia el interior.
Los captadores más eficientes son los planos simples. Es decir, los de formas
cilíndricas, hexagonales, en V, en U o en cualquier otra forma más compleja, son
menos eficaces. Los captadores formados por cortinas múltiples, 2 ó 4, aunque
aumentan la captación en pequeñas proporciones no se justifican por su mayor
costo y complejidad.
En cuanto a sus dimensiones, aunque las formas cuadradas son las más eficientes,
por la facilidad de construcción y menores costos, se sugiere rectangular, de
12*4m. Estas dimensiones probaron en la práctica, ser las más convenientes.
Con respecto al material captador, el más adecuado es la malla Raschel de 35% puesta en
doble paño.
ANEXO 2. Condiciones climáticas por estado
Relación de los días de niebla, clima, temperatura, altitud y precipitación pluvial con el
tipo de malla
Anexo 3 Reportajes del Proyecto
4/2/2014 Alumnos de la UNAM desarrollan condensadores de humedad para llevar agua potable a comunidades indígenas http://www.cbtelevision.com.mx/noticia/alumnos-de-la-unam-desarrollan-condensadores-de-hu?o=index 1/4 U nivers idad
Alumnos de la UNAM desarrollan condensadores de humedad para llevar agua potable a comunidades indígenas Un equipo multidisciplinario de alumnos de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) desarrolla condensadores de humedad, conocidos como "atrapanubes", para suministrar agua potable a comunidades del país. Augusto Sánchez Cifuentes, profesor de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, quien encabeza el proyecto, indicó que existen regiones sin infraestructura hidráulica y poblados donde las personas caminan kilómetros para llevar un par de cubetas de agua a sus hogares. Por ello, "estamos conscientes de que no vamos a satisfacer el 100 por ciento de las necesidades de la gente, pero en parte sí podemos ayudar a resolver el problema", reconoció el académico en un comunicado de la UNAM. Especificó que la concepción básica de dispositivos de este tipo es obtener el recurso a partir de la humedad o vapor presente en el aire, al colocar una superficie a la llamada "temperatura de punto de rocío", para que el líquido se condense en ella. Sánchez Cifuentes mencionó que ese fenómeno ocurre de forma natural en las mañanas frías, sobre los toldos de los autos, el pasto o los vidrios, donde vemos la condensación de la humedad del aire debido a la disminución de temperatura durante las noches. Detalló que siempre existe vapor de agua en el aire, porque pasa por cuerpos como lagos, mares o ríos y en su viaje absorbe humedad. Por tanto, precisó, recuperar ese líquido depende de las condiciones climatológicas, como las humedades en el aire y la relativa a la temperatura y el viento, es decir, del clima en general de cierta zona, y en la primera fase del proyecto el equipo determinará esas correlaciones. El especialista agregó que hay zonas con mucha neblina, como Cumbres de Maltrata, Veracruz,
pero también con agua, la meta entonces es atrapar nubes donde hay poco recurso hídrico. Para sus estudios, refirió, se emplea la clasificación climatológica de la Comisión Nacional del Agua, que define seis climas para toda la República y desarrollan una base de datos por estado y municipios, con factores como altitud, humedad y días de niebla de cada lugar. Sánchez Cifuentes señaló que en los prototipos de condensadores desarrollados hasta el momento se han empleado materiales de fácil obtención y bajo costo, los que se utilizan en el campo para sombrear cultivos y que, incluso, pueden ser de reciclaje: tubos tipo conduit y malla raschel. Fuente: MVS Mexico D.F. 2014-02-04 09:14:02
Elaboran estudiantes condensadores de humedad Ecologia | Redacción | 4 febrero, 2014 0:31 Con el propósito de suministrar agua potable a comunidades del país, un equipo multidisciplinario de jóvenes de la UNAM desarrolla condensadores de humedad, también llamados “atrapanubes”. El objetivo es evitar que habitantes de regiones sin infraestructura hidráulica caminen kilómetros para llevar agua a sus hogares. “Estamos conscientes que no cubriremos el 100 por ciento de las necesidades, pero sí podemos resolver el problema”, señaló el coordinador del proyecto Augusto Sánchez Cifuentes, profesor de la Facultad de Ingeniería en la máxima casa de estudios. Explicó que la concepción básica de estos dispositivos es obtener el recurso a partir de la humedad o vapor presente en el aire, al colocar una superficie a la llamada “temperatura de punto de rocío”, para que el líquido se condense en ella. Ese fenómeno, dijo, ocurre de forma natural en las mañanas frías, sobre los toldos de los autos, el pasto o los vidrios, donde vemos la condensación de la humedad del aire debido a la disminución de temperatura durante las noches. Mencionó que siempre existe vapor de agua en el aire, porque atraviesa cuerpos como lagos, mares o ríos y en su viaje absorbe humedad. Los jóvenes que cursan licenciaturas y posgrados de arquitectura e ingeniería, cuentan con tres modelos: un “atrapanubes” plano; uno en forma de M, con la finalidad de aumentar el área de contacto entre el aire y la superficie y alcanzar mayor condensación; así como uno en forma de un prisma cuadrangular invertido. Con financiamiento del Programa de investigación en cambio climático de la UNAM, el proyecto aplicará pruebas en Puebla y Baja California. También podrían incorporar a integrantes de otras áreas, como ingeniería mecánica o química.
