309-EVIENCIA STEM 2-EQUIPO5

Universidad Autonoma de Nuevo Leon

PREPARATORIA NO.1

Fenomenos Quimicos en el Entorno

evidencia de aprendizaje

stem 2

EQUIPO 5

Docente:Norma Patricia Escudero Banco

Grupo:309

Fecha: 28/09/2025

Integrantes

Matricula

2231962 ALONSO AGUIRRE MARIA FERNANDA 2232503 CARRILLO CHARLES HANNIA TAMARA 2230847 CASTILLO GONZÁLEZ ANA CAMILA 2230464 GONZALEZ CORONADO ZOE ABIGAIL 2231956 MUÑIZ PARDO DEVANY ALEJANDRA 2231438 RODRIGUEZ VALENCIANO ARELY YOSELIN 2230420 SOTO HERNÁNDEZ AMÉRICA JUDITH

Nombre del proyecto

Destilador Solar Portátil con Materiales Caseros

Objetivo

Diseñar y construir un prototipo de destilador solar portátil con materiales caseros y de bajo costo, que permita obtener agua más limpia a partir de agua sucia o salada, utilizando únicamente energía solar. Con este prototipo se busca demostrar una alternativa sencilla para mejorar el acceso al agua potable en contextos escolares y comunidades con recursos limitados, contribuyendo al cumplimiento del ODS6: Agua limpia y saneamiento.

Fundamentación teórica

El agua es un recurso vital, pero muchas veces no se encuentra en condiciones seguras para el consumo humano. Una técnica sencilla para obtener agua limpia es la destilación solar, que aprovecha la radiación del sol para evaporar el agua y luego condensarla en una superficie fría, separándola de impurezas y sales.La destilación solar imita el ciclo natural del agua: 1. Evaporación → el sol calienta el agua contaminada. 2. Condensación → el vapor se enfría al contacto con una superficie transparente. 3. Precipitación/recolección → las gotas de agua destilada caen en un recipiente limpio. De esta manera se obtiene agua más pura sin necesidad de electricidad ni combustibles, usando únicamente energía renovable.

Sustancias químicas inmersas en la propuesta de solución (destilador solar)

Sustancias químicas inmersas en la problemática ambiental

El agua contaminada puede contener diferentes sustancias químicas, entre ellas: 1. Sales disueltas (cloruro de sodio – NaCl, sulfatos, carbonatos). 2. Metales pesados (plomo – Pb, mercurio – Hg, arsénico – As, cadmio – Cd). 3. Nutrientes en exceso (nitratos – NO₃⁻, fosfatos – PO₄³⁻) que provienen de fertilizantes. 4. Compuestos orgánicos (restos de detergentes, aceites, pesticidas). 5. Microcontaminantes (químicos de medicamentos o cosméticos en el agua residual). Estas sustancias afectan la potabilidad del agua, la salud humana y los ecosistemas acuáticos.

El destilador solar no añade sustancias químicas, sino que aprovecha procesos físicos (evaporación y condensación). Sin embargo, en la solución intervienen: 1. Agua (H₂O) → que se evapora y luego se condensa. 2. Oxígeno (O₂) y nitrógeno (N₂) → presentes en el aire dentro del destilador, que no interfieren pero están en la atmósfera interna. 3. Materiales inertes del prototipo (plástico PET, cartón, aluminio) → no participan químicamente, solo sirven de soporte físico. El resultado es agua destilada, que está compuesta casi únicamente por moléculas de H₂O, sin las sales ni contaminantes iniciales.

Bosquejo o plano del prototipo

Características del bosquejo del prototipoa) Partes que conforman el prototipo 1. Caja de cartón (base) → sirve como estructura principal y soporte. 2. Recipiente oscuro (plato o bote) → contiene el agua sucia o salada. 3. Vaso recolector → colocado en el centro, recoge el agua destilada. 4. Cubierta transparente (bolsa de plástico o botella cortada) → funciona como tapa e inclinación para condensar el vapor. 5. Botella de plástico cortada → usada como cubierta inclinada para dirigir la condensación hacia el vaso. 6. Papel aluminio → recubre paredes externas de la caja para reflejar la luz solar. 7. Cinta adhesiva → asegura la cubierta y evita fugas de vapor.

c) Anotaciones para entender el bosquejo El vaso debe quedar centrado dentro del recipiente oscuro, evitando que le caiga agua sucia. La cubierta transparente debe estar bien sellada con cinta adhesiva en los bordes para que no se escape el vapor. El ángulo de la cubierta debe permitir que las gotas resbalen directamente hacia el vaso recolector. El aluminio debe reflejar la mayor cantidad de luz hacia el interior para aumentar la temperatura del agua. El sistema debe colocarse en un lugar con luz solar directa durante varias horas para obtener resultados visibles.

b) Figuras geométricas y medidas propuestas Caja de cartón: prisma rectangular de 25 cm (largo) × 15 cm (ancho) × 10 cm (alto). Recipiente oscuro: cilindro (plato o bote) de 12 cm de diámetro × 3 cm de profundidad. Vaso recolector: cilindro de 5 cm de diámetro × 7 cm de altura. Cubierta transparente (plástico o botella): plano inclinado rectangular de 25 cm × 15 cm, colocado a un ángulo aproximado de 30°–45°. Botella de plástico cortada: mitad superior de un cilindro de 10 cm de diámetro × 15 cm de altura, adaptada como techo. Papel aluminio: láminas rectangulares adaptadas a las paredes externas de la caja (medidas variables según la superficie).

Funcionamiento detallado esperado del prototipo — propósito de cada parte e interacción

1) Resumen del proceso físico (en una frase)La radiación solar calienta el agua sucia en un recipiente oscuro; el agua se evapora, el vapor se condensa en la cubierta transparente inclinada y las gotas resultantes se deslizan hacia un vaso recolector limpio.

2) Paso a paso del funcionamiento esperado1. Captación de radiación: la luz solar entra en la caja a través de la cubierta transparente y, en parte, se refleja con ayuda del aluminio hacia el interior. 2. Absorción y calentamiento: la superficie oscura (plato/bote pintado de negro) absorbe gran parte de la energía solar y se calienta. 3. Evaporación: el agua calentada aumenta su presión de vapor y parte de ella se transforma en vapor (evaporación). Las impurezas no volátiles (sales, sedimentos, metales en solución) quedan concentradas en el fondo. 4. Transporte del vapor: el vapor asciende dentro de la caja y entra en contacto con la cara interna de la cubierta transparente, que está relativamente más fría que el vapor. 5. Condensación: el vapor cede energía térmica al plástico/vidrio de la cubierta, se enfría y pasa de vapor a gotitas líquidas en la cara interna de la cubierta.

6. Coalescencia y goteo: las gotitas se juntan (coalescen) hasta formar gotas mayores; por la inclinación de la cubierta, las gotas ruedan hacia el punto más bajo. 7. Recolección: las gotas caen directamente dentro del vaso recolector situado en el centro, quedando así separadas de las impurezas iniciales. 3) Propósito y detalles de cada parte (cómo contribuye al sistema) Caja de cartón (estructura) Propósito: soporte y cámara cerrada que contiene el proceso; reduce pérdidas por convección. Nota: el interior puede aislarse (p. ej. con cartón extra o papel) para minimizar pérdidas de calor. Recipiente oscuro (plato o bote pintado de negro) Propósito: absorber la mayor parte de la energía solar y transferirla al agua (actúa como absorbedor térmico). Diseño: superficie negra y poca profundidad (1–2 cm) para calentar el agua rápidamente. Agua sucia o salada (en el recipiente) Propósito: materia prima — contiene H₂O y contaminantes. Sólo el H₂O pasa a vapor; los sólidos y la mayoría de impurezas quedan atrás.

Vaso recolector (centrado, limpio)Propósito: recibir el agua condensada. Debe quedar seco por fuera y no permitir entrada de agua sucia. Diseño: colocado en el centro, soportado para que su borde quede por encima del nivel del agua sucia. Cubierta transparente (bolsa/plástico o parte superior de botella) Propósito: permitir entrada de radiación solar, atrapar el vapor y proporcionar una superficie para la condensación. Diseño: inclinada (30°–45°) para que las gotas se deslicen hacia el vaso; debe estar tensa y relativamente limpia. Papel aluminio (reflector en las paredes externas) Propósito: aumentar la radiación incidente sobre el agua redirigiendo más luz dentro de la caja (mejora la eficiencia). Nota: ubicar piezas para que no proyecten sombra sobre el vaso. Cinta adhesiva / sellos Propósito: minimizar fugas de vapor; una caja relativamente cerrada retiene calor y vapor aumentando rendimiento. Soportes (pequeñas piedras o tapas) para centrar el vaso Propósito: mantener el vaso estable y evitar que quede sumergido o que el agua salte hacia él.

5) Parámetros de diseño que afectan la interacción y rendimiento Profundidad del agua: menos profundidad (1–2 cm) = calienta más rápido y mayor tasa de evaporación por unidad de tiempo. Distancia agua–cubierta: dejar ~3–6 cm para que el vapor circule; si la cubierta está demasiado pegada, puede condensarse inmediatamente y gotear fuera del vaso. Ángulo de la cubierta: 30°–45° para que las gotas corran sin salpicar. Aislamiento y sellado: mejor sellado → menos pérdidas y más rendimiento. Reflejo y orientación: orientar el frente hacia el sol directo; usar aluminio para aumentar energía incidente. Limpieza de la cubierta: superficie limpia y lisa mejora la coalescencia y goteo hacia el vaso.

4) Cómo interactúan las partes entre sí (dinámica del sistema)La cubierta transparente y la caja trabajan juntas para crear una cámara de vapor: la cubierta deja pasar la luz y la caja limita pérdidas por convección. El recipiente oscuro convierte radiación en calor; ese calor calienta el agua y genera vapor. El aluminio y el negro del recipiente actúan en conjunto: el aluminio aumenta la energía incidente que absorbe el absorber negro, por lo tanto más vapor. El sello entre cubierta y caja evita que el vapor escape, dirigiéndolo a la cara interna de la cubierta donde se condensará. La inclinación de la cubierta dirige la condensación hacia el vaso central, evitando que las gotas se acumulen en otros puntos o vuelvan a caer fuera del vaso. En conjunto forman un ciclo cerrado solar → calor → evaporación → condensación → recolección.

6) Limitaciones, precauciones y alcance realista:Qué elimina bien: sales disueltas, sedimentos, la mayoría de sólidos y muchos microorganismos por el proceso de evaporación/condensación. Qué puede no eliminar completamente: compuestos orgánicos muy volátiles (algunos pesticidas o solventes) que evaporan a temperaturas cercanas al agua pueden pasar junto con el vapor. Por ello, si el agua está contaminada con productos químicos volátiles o metales disueltos en formas especiales, NO asegurar que sea potable sin análisis. Precaución sanitaria: para demostraciones escolares está bien; para consumo humano en situaciones reales se recomienda analizar el agua destilada antes de consumirla y combinar con tratamientos adicionales si es necesario. Materiales y seguridad: usar plásticos en buen estado (evitar plásticos que puedan liberar sustancias con calor si se sabe que son inseguros). Manipular tijeras y pegamentos con cuidado.

7) Consejos prácticos y de mejora Pintar el plato completamente negro y con pintura resistente al agua. Mantener el vaso algo elevado sobre el fondo con un soporte para evitar contacto accidental con agua sucia. Sellar bien los bordes con cinta y revisar fugas antes de iniciar la prueba. Añadir una base aislante (otra capa de cartón debajo) para reducir pérdidas por la parte inferior. Colocar el sistema en un día soleado, con la cubierta orientación perpendicular a los rayos predominantes para maximizar captación. Para aumentar rendimiento, usar reflectores laterales (más aluminio) para concentrar más luz en el recipiente.

8) Indicadores de que está funcionando correctamente (qué observar) Vapor visible (bruma) dentro de la caja en días cálidos. Pequeñas gotas formándose en la cara interna de la cubierta. Goteo constante hacia el vaso después de algunos minutos u horas de exposición. Nivel del agua sucia disminuyendo lentamente; aumento del volumen en el vaso recolector.

Mediciones futuras y resultados esperados

1. Medición de volumen de agua sucia inicial Información necesaria: cuánto agua se coloca al inicio. Cómo se calculará: usando una probeta o vaso medidor. Para qué sirve: comparar lo que se pone vs. lo que se obtiene, y calcular la eficiencia del prototipo. 2. Medición del tiempo de exposición al sol Información necesaria: cuántas horas está el prototipo bajo radiación solar. Cómo se calculará: con un reloj o cronómetro. Para qué sirve: relacionar tiempo de exposición con la cantidad de agua obtenida. 3. Medición del volumen de agua destilada recolectada Información necesaria: cuánta agua limpia se logra obtener. Cómo se calculará: con probeta o vaso medidor. Para qué sirve: comprobar la eficacia del destilador solar.

4. Medición del aspecto del agua destiladaInformación necesaria: si el agua obtenida se ve transparente, si conserva olor o partículas.Cómo se calculará: observación directa (vista y olfato).Para qué sirve: demostrar que el agua destilada es más limpia que la original. 5. Medición de la intensidad solar (opcional)Información necesaria: condiciones del día (soleado, nublado).Cómo se calculará: observación o reporte del clima.Para qué sirve: analizar la influencia de las condiciones solares en la producción de agua destilada.

Referencias bibliográfica

Martínez, J. (2018). Energías renovables: aplicaciones educativas. Editorial Trillas. Torres, A. (2020). Ciencias Naturales para secundaria. Santillana. FAO (2001). Solar Distillation. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Artículos de divulgación científica sobre destilación solar.