Pou aéreu (condensador)
Un pou aéreu o pou d'aire és una estructura o dispositiu que arreplega aigua que prové de la condensació de la humitat de l'aire[2]. Existixen molts i variats dissenys de pous d'aire. Els més senzills són totalment passius: no requerixen font d'energia externa i tenen poques parts mòvils o cap.
Els dissenys amprats són principalment de quatre tipos: de gran massa, radiació, actiu i nanotecnológico:
- Els de gran massa es varen utilisar a principis de el XX; este enfocament no va funcionar com s'esperava.[3]
- A finals de el XX es varen usar colectors radiativos de menut tamany, que varen demostrar ser molt més efectius.[3]
- Els colectors actius arrepleguen l'aigua de la mateixa manera que ho fa un deshumidificador; encara que funcionen be, requerixen d'una font d'energia, fent-los poc econòmics, llevat en circumstàncies especials. Colectors d'este tipo en dissenys innovadors busquen minimisar els requeriments d'energia o utilisar energia renovable.cita requerida
- Els colectors nanotecnológicos, usats des d'inicis de el XXI, són colectors passius que utilisen el efecte loto.
Fonament
[editar | editar còdic]
Tots els dissenys de pous d'aire incorporen un substrat en una temperatura suficientment baixa per a que es forme rocío. El rocío és una forma de precipitació que es produïx naturalment quan el vapor d'aigua atmosfèric es condensa sobre un substrat. És distint de la boira; la boira està feta de gotes d'aigua que es condensan al voltant de les partícules en l'aire.[4] La condensació llibera calor latent, que deu ser dissipat en la finalitat de continuar recolectant aigua.[5]
Un pou aéreu requerix que hi haja humitat en l'aire. Inclús en els deserts l'aire conté menudes cantitats d'aigua. D'acort a Beysens i Milimouk: "L'atmòsfera conté 12 900 km³ d'aigua dolça, que es compon d'un 98 % de vapor d'aigua i 2 % d'aigua condensada (núvols): una sifra comparable als recursos d'aigua líquida renovables de les terres habitades (12 500 km³)."[4] La cantitat de vapor d'aigua continguda en l'aire es contabilisa comunament com humitat relativa, i depén de la temperatura de l'aire, ya que l'aire més càlit conté més vapor d'aigua que el fret. Quan l'aire es gela al punt de rocío, se satura, i la humitat es condensa sobre les superfícies adequades.[6] Per eixemple, la temperatura de rocío de l'aire a 20 °C i 80 % d'humitat relativa és 16 °C. La temperatura de rocío cau a 9 °C si la humitat relativa és del 50 % .[4]
Un método relacionat, encara que molt diferent per a averiguar la humitat atmosfèrica és la entanca atrapaniebla.
Cal distinguir entre pou aéreu i estany de rocío. Un estany de rocío és una estany artificial destinada per a abrevar el ganado. El nom (a voltes estanque núvol o estanque boira) es deriva de la creència generalisada de que l'estany s'omplia en la humitat de l'aire.[7] De fet, s'omplin sobretot en aigua de pluja.[8]
Pedres utilisades com mantillo aumenten significativament els rendiments dels cultius en zones àrides. Un cas especial es dona en les Illes Canàries: en l'illa de Lanzarote la pluja promig anual és Error de Lua: expandTemplate: template "es:formatnum" does not exist. i no hi ha rius. A pesar d'açò, els cultius substancials ser cultiven per mig de l'us d'un llit de pedres volcàniques, un truc descobert despuix de les erupció volcàniques en 1730. Hi ha qui considera que el mantillo de pedra promou el rocío; encara que l'idea ha inspirat a alguns pensadors, sembla poc provable que l'efecte siga significatiu. Pel contrari, les plantes són capaces d'absorbir el rocío directament dels fulls, i el principal benefici d'una capa vegetal pedra és reduir la pèrdua d'aigua del sol i eliminar la competència de les males herbes.[9]
Història
[editar | editar còdic]A partir de principis de el XX, una série d'inventors varen experimentar en colectors de gran massa. Destacarem a l'ingenier rus Friedrich Zibold (a voltes es posa com Friedrich Siebold[10]), el bioclimatólogo francés Leon Chaptal, l'investigador alemà-australià Wolf Klaphake i el belga Achille Knapen.
Colector de Zibold
[editar | editar còdic].jpg){kind=link}
En 1900, prop la ciutat bizantina de Feodosia, varen ser descoberts 13 grans montons de pedres per Zibold que era un forestal i l'ingenier a càrrec d'esta àrea.[12] Cada pila de pedra cobria poc més de 900 m² i tenia una altura de 10 m. Les troballes es varen associar en els restants de canonades de terracota de 75 mm de diàmetro, que aparentment varen dur a pous i fonts de la ciutat. Zibold va concloure que les piles de pedra eren condensadores que abastien a Feodosia en aigua; i es calcula que cada pou aéreu podia produir més de 55 400 L al dia.[10]
Per a verificar la seua hipòtesis Zibold va construir un condensador en piles de pedra a una altitut de 288 m en el mont Tepe-Oba, prop de Feodosia; estava rodejat per un mur de 1 m d'alt i 20 m d'ample, al voltant d'un àrea de recolecció en forma de bol en drenage. Zibold va usar les pedres de la mar de 10 a 40 cm de diàmetro apilades fins a 6m d'altura en forma tronc-cònica de 8 m de diàmetro en la seua part superior. La forma de la pila de pedra permet un bon fluix d'aire en contacte tèrmic solament mínim entre les pedres.[13]
El condensador de Zibold va començar a operar en 1912 en una producció diària màxima que es va estimar haver segut de 360 L (Zibold no va publicar resultats).[10] La base va desenrollar filtracions que varen obligar a l'experiment a posar fi en 1915 i el lloc va ser parcialment desmantellat abans de ser abandonat. Encara que el lloc va ser redescubierto en 1993 i netejat.[13] El condensador de Zibold va ser aproximadament del mateix tamany que les antigues piles de pedra que s'havien trobat,[13] i encara que el rendiment va ser molt menor que el rendiment que Zibold havia calculat per a les estructures originals, l'experiment va servir d'inspiració per als desenrolladors posteriors.
Colector de Chaptal
[editar | editar còdic]Inspirat pel treball de Zibold, Chaptal va construir un menut pou aéreu prop de Montpeller en 1929. El condensador de Chaptal és una estructura piramidal de formigó de 3 m² i 2.5 m d'alt, es va omplir de 8 m³ de peces de calcàrea d'aproximadament 7.5 cm de diàmetro. Els orificis de ventilació són menuts rodejant les parts superior i inferior de la piràmide, i poden ser tancats o oberts segons es requerixca per a controlar el fluix d'aire. L'estructura es deixa gelar de nit, i de dia queda exposta a l'aire calent i humit. Posteriorment el rocío format en les peces de pedra calcàrea s'arreplega en un depòsit per baix del nivell del sol. La cantitat d'aigua obtinguda varia entre 1 i 2.5 L al dia depenent de les condicions atmosfèriques.[14]
Chaptal no va considerar el seu experiment com un èxit. Quan es va retirar en 1946, va deixar el condensador fòra de servici, possiblement perque no volia deixar una instalació incorrecta capaç d'induir a error als que més vesprada podrien continuar els estudis dels pous aéreus.[3]
Colectors de Klaphake
[editar | editar còdic]Wolf Klaphake va ser un químic exitós que va treballar en Berlín entre la década de 1920 i la de 1930. Durant eixe temps, va provar vàries formes de pous aéreus en Yugoslàvia i la Illa de Vis del Mar Adriático. El seu treball es va inspirar en Zibold[15] i en Maimónides, un conegut erudit judeu que va escriure en àrap fa uns 1000 anys i que menciona l'us de condensadores d'aigua en Palestina.[13]
Klaphake va experimentar en un disseny molt simple: part d'ala d'una montanya es rebujava i es cobria en una superfície impermeable, acompanyat de pilars o crestes. Els costats de l'estructura estaven tancats, encara que les vores superior i inferior es varen deixar oberts. De nit l'ala es gelava i la humitat del dia es condensaba i esgolava per la superfície alisada. El sistema funcionava, no obstant era car, i Klaphake finalment va adoptar un disseny més compacte basat en una estructura de mampostería. Es tractava d'un edifici en forma de pa de sucre, d'uns 15 m d'alt, en parets de per lo manco 2 m de gruixa, en forats en la part superior i en la part inferior. La paret exterior estava feta de formigó per a conseguir una alta capacitat tèrmica, la superfície interna estava feta de arenisca per la seua porosidad.[16] Segons Klaphake:
Presuntament s'han identificat les chafades dels condensadores de Klaphake.[17]
En 1935, Wolf Klaphake i la seua esposa María varen emigrar a Austràlia. Provablement la decisió d'emigrar va ser principalment el resultat de les trobades de María en les autoritats nazis;[18][19] la seua decisió d'establir-se en Austràlia (en lloc de, per eixemple, en Gran Bretanya) va ser influenciat pel desig de Wolf de desenrollar un condensador de rocío.[19] En ser un continent sec, Austràlia provablement necessitarà atres fonts d'aigua dolça, i el primer ministre d'Austràlia del Sur, a qui havia conegut en Londres, havia expressat el seu interés. Klaphake va fer una proposta específica per a un condensador en la menuda ciutat de Cook, a on no hi havia suministrament d'aigua potable. En Cook, la companyia ferroviària havia instalat anteriorment un gran condensador actiu alimentat per carbó,[20] pero era prohibitivamente car de mantindre, ya que era més barat transportar aigua. No obstant, el govern d'Austràlia va rebujar la proposta de Klaphake, i va perdre interés en el proyecte.[21][15]
Pou aéreu de Knapen
[editar | editar còdic]
Knapen, que havia treballat prèviament en els sistemes per a eliminar la humitat d'edificis,[22][23][24] estava a la seua volta inspirat en l'obra de Chaptal i es va dedicar a la construcció d'un ambiciós gran pou d'aire (pou aéreu) en un tossal de 180 m en Trans-en-Provence en França.[2][25] A partir de 1930, la torre de rocío de Knapen li va prendre 18 mesos per a la seua construcció i encara seguix en peu, encara que en estat ruïnós. En el moment de la seua construcció, el condensador va atraure algun interés públic.[26]
La torre té uns alts murs de 14 m fets de mampostería massiva en una gruixa de 3 m en el que hi ha una série d'obertures per a que entre aire. En l'interior hi ha una enorme columna de formigó. De nit, tota l'estructura es gela i durant el dia el càlit aire humit entra en l'estructura a través de les obertures altes, es gela, i ix per les obertures inferiors.[27] L'intenció de Knapen era que l'aigua deu condensarse en la fredor de la columna interna. D'acort en la constatació del Chaptal que la superfície de condensació deu ser dura i la tensió superficial deu ser suficientment baixa per a que l'aigua condensada puga gotear, la superfície externa de la columna central estava tachonada en la proyecció de plaques de pissarra, colocades casi verticalment per a favorir el goteig cap a avall a un depòsit colector en la part inferior de l'estructura.[13] Per desgràcia, el pou aéreu mai va conseguir alcançar el rendiment esperat i va produir uns pocs litros d'aigua cada dia.[28]
Organisació Internacional per a l'aprofitament del rocío
[editar | editar còdic]
A finals de el XX, s'entenen molt millor els detalls de cóm condensa el rocío, l'idea clau és que la realisen millor els colectors de baixa massa que perden ràpidament la calor per radiació. Un número d'investigadors va treballar en este método.[29] A principis de 1960, es varen utilisar en Israel per al rec de les plantes uns condensadores de rocío fets de fulls de polietileno recolzats en un marc simple semblat a una tenda de campañ d'estil canadenc. Els plantones suministrats pel rocío i la molt llaugera pluja d'estos colectors varen sobreviure molt millor que el grup de control plantat sense estes ajudes (tots ells es varen secar durant l'estiu).[30] En l'any 1986, en Nou Mèxic, condensadores fabricats d'un foli especial produïxen aigua suficient per a abastir als arbres jóvens.[4]
En 1992, un grup d'acadèmics francesos varen assistir a una conferència en Ucrània sobre la condensació del rocío, a on el físic Daniel Beysens els va presentar l'història de cóm l'antiga Feodosia s'abastix d'aigua de condensadores de rocío. Varen estar lo suficientment intrigados per a que en 1993 ho anaren a vore per sí mateixos. Varen aplegar a la conclusió de que els montículs identificats per Zibold com condensadores de rocío eren de fet antics túmulos (una part de la necròpolis d'antiga Feodosia) i que els tubos eren d'orige medieval i no associats en el montículs. Varen trobar els restants de condensador que va construir Zibold, i ho varen examinar de prop. Aparentment el condensador de Zibold s'havia comportat raonablement be, pero en realitat els seus resultats exactes no estan del tot clars, i és possible que el colector estava interceptant boira, aumentant en açò significativament el rendiment.[10] Si el condensador del Zibold va treballar en absolut, açò es va deure provablement al fet de que algunes pedres prop de la superfície del montícul varen ser capaços de perdre calor de nit mentres estaven tèrmicament aïllades de la terra; no obstant, mai podrien haver produït el rendiment que Zibold hi havia previst.[3][31]
Henchidos d'entusiasme, el grup va tornar a França per a configurar la "Organisació Internacional per a l'aprofitament del rocío" (International Organisation for Dew Utilization) (OPUR), en l'objectiu concret de posar al rocío disponible com una font alternativa d'aigua.[32]
OPUR va començar un estudi de condensació en condicions de laboratori; varen desenrollar una película hidrofòbica especial i varen experimentar en instalacions de prova, incloent un colector de 30 m² en Còrsega.[33] Entre les idees fonamentals s'inclou l'idea de que la massa de la superfície de condensació deu ser tan baixa com siga possible de modo que no puga retindre fàcilment la calor, que deu ser protegit de la radiació tèrmica no desijada per una capa d'aïllament, i que deu ser hidrófoba, a fi de tirar la humitat condensada fàcilment.[34]
En el moment en que estaven llests per a la seua primera instalació pràctica, es varen enterar de que un dels seus membres, Girja Sharan, havien obtingut una subvenció per a la construcció d'un condensador de rocío en Kothara, Índia. En abril de 2001, Sharan havia notat cert condensació substancial en el sostre d'una casa de camp en Toran Beach Resort en la regió costera àrida de Kutch, a on s'estajava breument. A l'any següent, es va investigar el fenomen més de prop i va entrevistar a la població local. Finançat per l'Agència per al Desenroll Energètic de Guyarat i la del Banc Mundial, Sharan i el seu equip varen passar a desenrollar condensadores radiants passius per a us en l'àrida regió costera de Kutch.[35] La venda es va iniciar en 2006.[36]
Sharan va provar una àmplia gama de materials i va conseguir bons resultats en el ferro galvanizado i fulls d'alumini, pero es va trobar que els fulls d'un plàstic especial desenrollat per la OPUR de tan sol 400 µm de gros en general treballaven inclús millor que els fulls de metal i era menys car.[37] La película de plàstic, conegut com a paper OPUR, és hidrófilo i està fet d'polietileno mesclat en diòxit de titani i sulfat de bari.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Sharan, 2007.
- ↑ 2,0 2,1 Popular Science, 1933.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Beysens et al., 2006.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Beysens y Milimouk, 2000.
- ↑ Nikolayev et al., 1996, pp. 23-26.
- ↑ «What Exactly Is The Dew Point?». Weather Savvy. Archivat des d'el original, el 1 de decembre de 2010. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Oxford English Dictionary: "dew-pond"
- ↑ Pugsley, 1939.
- ↑ New Scientist.
- 50-51.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 Nikolayev et al., 1996, p. 4.
- ↑ Based on diagram by Nikolayev et all, 1996
- ↑ Nikolayev et al., 1996, pp. 20-23.
- ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 Nelson, 2003.
- ↑ Hills, 1966, p. 232.
- ↑ 15,0 15,1 15,2 Klaphake, 1936.
- ↑ Sharan, 2006, p. 72.
- ↑ «In Croatia». OPUR Newsletter. OPUR. Archivat des d'el original, el 11 de setembre de 2010. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Neumann, 2002, p. 7.
- ↑ 19,0 19,1 Klaus Neumann. «Wolf Klaphake – Immigrant or refugee». Uncommon Lives (National Archives of Austràlia). Archivat des d'el original, el 18 de febrer de 2011. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Klaus Neumann. «Trans-Australian Railway photograph of a condenser cooler at Cook, 10 December 1917». Uncommon Lives (National Archives of Austràlia). Archivat des d'el original, el 18 de febrer de 2011. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Klaus Neumann. «Wolf Klaphake – A rainmaker?». Uncommon Lives (National Archives of Austràlia). Archivat des d'el original, el 18 de febrer de 2011. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ «British Knapen – The Early Years». ProTen Services. Archivat des d'el original, el 9 de maig de 2009. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Prevention Of Damp in Buildings. The Manchester Guardian, 27 de febrer de 1930, p. 6, columna F.
- ↑ «ProTen Services Celebrates 80 Years of Service». ProTen Services. Archivat des d'el original, el 24 de maig de 2010. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Popular Mechanics.Hearst Magazines.58(6)
- 868.Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ "Air Well Waters Parched Farms" Popular Science, March 1933
- ↑ Achile Knappen. «Improved means for collecting moisture from the atmosphere». European Patent Office. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Sharan, 2006, p. 70.
- ↑ Sharan, 2006, p. 22.
- ↑ Gindel, 1965.
- ↑ Nikolayev et al., 1996.
- ↑ «OPUR Ou la Conquete de la Rosee – OPUR or The Conquest of Dew» (en french with english subtitles). OPUR. Archivat des d'el original, el 7 de setembre de 2010. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Muselli, Beysens y Milimouk, 2006.
- ↑ Sharan, 2006, pp. 20-28.
- ↑ Sharan, 2006, Acknowledgement section.
- ↑ «Leveraged Innovation Management: Key Themes from the Journey of Dewrain Harvest Systems». Indian Institute of Management Ahmadabad, Índia. Archivat des d'el original, el 14 de juny de 2011. Consultat el 10 de setembre de 2010.
- ↑ Sharan, 2006, p. 27.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Pozo aéreo (condensador)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.