La recolección de niebla puede parecer un trabajo caprichoso.
Después de todo, instalar redes gigantes a lo largo de las laderas y las cimas de las montañas para recoger el agua de la nada suena más como una locura que ciencia. Sin embargo, la práctica se ha convertido en una vía importante para limpiar el agua para muchas personas que viven en climas áridos y semiáridosel mundo.
Un método pasivo, duradero y efectivo de recolección de agua, la recolección de niebla consiste en atrapar las gotas microscópicas de agua suspendidas en el viento que forman la niebla. La recolección de niebla es posible, y ha ganado tracción en las últimas décadas.en áreas de África, Sudamérica, Asia, Medio Oriente e incluso California. Como lo ilustran los titulares recientes de la cuenta regresiva de Sudáfrica al "Día Cero", o el día en que se espera que los grifos de agua se sequen, la escasez de agua sigue siendoun problema creciente en todo el mundo. Los principales investigadores ahora estiman que dos tercios de la población mundial ya viven en condiciones de grave escasez de agua al menos un mes al año.
La recolección de niebla podría ayudar a aliviar esa escasez, y ahora un equipo de investigación interdisciplinario en Virginia Tech ha mejorado el diseño tradicional de las redes de niebla para aumentar su capacidad de recolección en tres veces.
Publicado en Materiales aplicados e interfaces ACS y parcialmente financiado por el Instituto Tecnológico de Virginia para la Creatividad, las Artes y la Tecnología, la investigación del equipo demuestra cómo una matriz vertical de cables paralelos puede cambiar el pronóstico para los recolectores de niebla. En un diseño, los investigadores han denominado el "arpa de niebla".Estos cables verticales arrojan pequeñas gotas de agua más rápido y más eficientemente que la malla de malla tradicional utilizada en las redes de niebla.
"Desde el punto de vista del diseño, siempre me ha parecido un tanto mágico que esencialmente puedas usar algo que se parece a una malla de puerta para traducir la niebla en agua potable", dijo Brook Kennedy, profesor asociado de diseño industrial en el Colegiode Arquitectura y Estudios Urbanos y uno de los coautores del estudio. "Pero estos conjuntos de cables paralelos son realmente el ingrediente especial del arpa de niebla".
Las redes de niebla han estado en uso desde la década de 1980 y pueden producir agua limpia en cualquier área que experimente niebla frecuente y en movimiento. A medida que el viento mueve las gotas microscópicas de agua de la niebla a través de las redes, algunas quedan atrapadas en los cables suspendidos de la red. Estas gotas se juntany fusionarse hasta que tengan el peso suficiente para descender por las redes y asentarse en los canales de recolección que se encuentran debajo. En algunos de los proyectos de recolección de niebla más grandes, estas redes recolectan un promedio de 6,000 litros de agua por día.
Sin embargo, el diseño de malla tradicional de las redes antiniebla ha planteado durante mucho tiempo un problema de doble restricción para los científicos e ingenieros. Si los agujeros en la malla son demasiado grandes, las gotas de agua pasan sin atrapar los cables de la red. Si la malla es demasiado fina, las redes atrapan más agua, pero las gotas de agua obstruyen la malla sin correr hacia el canal y el viento ya no se mueve a través de las redes.
Por lo tanto, las redes de niebla apuntan a un término medio, una zona de recolección de niebla Goldilocks: malla que no es demasiado grande ni demasiado pequeña. Este compromiso significa que las redes pueden evitar la obstrucción, pero no atrapan tanta agua como podrían ser.
"Es un problema de eficiencia y la motivación para nuestra investigación", dijo Jonathan Boreyko, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica en la Facultad de Ingeniería. Como coautor del estudio, Boreyko consultó sobre la teoría yaspectos físicos del diseño del arpa de niebla.
"Ese régimen oculto de hacer los cables más pequeños pero no obstruir es lo que estábamos tratando de lograr. Sería lo mejor de ambos mundos", dijo.
Dado que las gotas de agua atrapadas en una red de niebla se mueven hacia abajo con la gravedad, Boreyko planteó la hipótesis de que quitar los cables horizontales de la red aliviaría parte de la obstrucción. Mientras tanto, Kennedy, que se especializa en diseño biomimético, encontró su inspiración para el arpa de nieblaen naturaleza.
"En promedio, las secoyas costeras dependen del goteo de niebla para aproximadamente un tercio de su consumo de agua", dijo Kennedy. "Estas secuoyas que viven a lo largo de la costa de California han evolucionado durante largos períodos de tiempo para aprovechar ese clima brumoso. Sus agujas, como las de un pino tradicional, están organizadas en un tipo de matriz lineal. No se ven mallas cruzadas ".
Mark Anderson, coautor del estudio y estudiante de pregrado en el Departamento de Ingeniería Mecánica, construyó varios modelos a escala del arpa de niebla con diferentes tamaños de cables. Weiwei Shi, estudiante de doctorado en el programa de doctorado de ingeniería mecánica tambiéncomo autor principal del estudio, probó los prototipos pequeños en una cámara ambiental y desarrolló un modelo teórico del experimento.
"Descubrimos que cuanto más pequeños eran los cables, más eficiente era la recolección de agua", dijo Boreyko. "Estas matrices verticales seguían atrapando más y más niebla, pero la obstrucción nunca ocurría".
El equipo ya ha construido un prototipo más grande del arpa de niebla, una matriz vertical de 700 cables que mide 3 pies por 3 pies, en un esfuerzo dirigido por Josh Tulkoff, coautor del estudio y estudiante de pregrado enel programa de diseño industrial. Planean probar el prototipo en la granja cercana de Kentland.
A través de su combinación única de ciencia y diseño, los investigadores esperan que el arpa de niebla algún día tenga un gran impacto donde más se necesita, en el fondo del cubo de agua.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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