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DESINFECCIÓN SOLAR DE AGUA EMBALSADA IMPLEMENTANDO UN 
SISTEMA DE CONCENTRADOR DE CANAL PARABÓLICO 
Diana L. Arias Guzmán1a Paola N. Magaña Rivera2a Eduardo Cárdenas Fierros3a y Sergio 
Ruíz4a 
aIngeniería en Energía. Centro Universirario de Tonalá. Universidad de Guadalajara. Av. 
Nuevo Periférico No. 555 Ejido San José Tatepozco, C.P. 45425, Tonalá Jalisco, México. 
1diana_arias_3@hotmail.com 2pao_mr@outlook.com 3edy_zett@hotmail.com 
4qsruiz@outlook.com 
Introducción 
En el mundo se encuentran 749 millones de personas sin acceso a agua potable de 
buena calidad, esto es el 10.44% de la población mundial. Mientras que existen 2.5 billones 
de personas sin acceso a agua sanitaria de buena calidad, el 35.15% de la población mundial. 
(World Health Organization and UNICEF Joint Monitoring Programme [JMP], 2014) 
Implicando que el agua que utilizan tiene altos niveles de contaminación de patógenos. En el 
2012, en total se estimaron 842 mil muertes por infecciones de diarrea. (Prüss-Ustün, 2014) 
En el 2011, estudios mostraron que México tenía una cobertura de agua potable de 94% 
desglosándose en 96% zona urbana y 89% zona rural, mientras que en cuanto a agua sanitaria 
la cobertura es de 85% (87% urbana y 77% rural). (Comisión Nacional del Agua, 2013) 
Mientras que, según el INEGI, en Jalisco la cobertura de AP es del 93%. 
El problema de abastecimiento de agua de calidad es importante, considerado el riesgo 
mundial con impacto a la sociedad más grave por el Foro de la Economía Mundial (WEF por 
sus siglas en inglés). 
mailto:1diana_arias_3@hotmail.com
mailto:2pao_mr@outlook.com
mailto:3edy_zett@hotmail.com
mailto:4qsruiz@outlook.com
Se han desarrollado métodos de desinfección, entre los cuales destacan métodos químicos 
como cloración, sales metálicas, ozono, ácidos y álcalis. Físicos como radiación gamma y 
ultravioleta. Esta última proveniente del sol resulta ser una fuente importante para el 
tratamiento del agua, de tal manera se ha considerado la desinfección por radiación solar, 
SoDis (Solar Water Disinfection) en inglés. Consiste en un sistema de bajo costo, fácil de 
realizar, sostenible, que lo convierte en uno de los métodos más eficaces y accesibles de 
purificación. 
Marco Teórico 
Potabilizar el agua con energía del sol es una alternativa que muchas comunidades 
han implementado desde la antigüedad y para ello utilizan el principio de transformación de 
agua en la naturaleza, aplicando a sistemas pequeños donde se aprovechan cambios de 
temperatura para hacer cambiar el agua de fase y limpiarla de sus contaminantes (Restrepo, 
Sánchez, 2007). 
A principios de los 80’s, científicos libaneses descubrieron que la radiación solar puede 
desinfectar el agua. Sin embargo este descubrimiento no se desarrolló sino hasta los 90’s, 
cuando el Instituto Federal Suizo de Ciencias Acuáticas y Tecnología (EAWAG por sus 
siglas en alemán) decidió desarrollarlo. Se hizo un equipo multidisciplinario y este concepto 
fue puesto a prueba para su aplicación real. Los análisis demostraron que era efectivo, 
amigable con la salud y accesible. (Fundación SODIS, 2015). 
 
Como se puede observar en la Ilustración 1, el método básico SoDis consiste en llenar 
contenedores transparentes con agua contaminada y exponerla directamente en la radiación 
Ilustración 1.-Método básico SoDIs. Fuente: LUZI y MEIERHOFER (Fundación 
SODIS & EAWAG/SANDEC) 
solar por 6 horas o 2 días en caso de días nublados. Los contenedores pueden ser de vidrio o 
de plástico (PET, tereftalato de polietileno). Se recomienda que se ingiera el agua tratada en 
las próximas 24 horas de su tratamiento para que no se regeneren los patógenos. 
 
La irradiancia sobre la atmósfera terrestre es de 1367 W m-2, parte de está radiación que llega 
a la superficie terrestre es en rayos UV. Los rayos UV se pueden dividir en 3 categorías 
dependiendo de su longitud de onda, estas son: UV-A (400-315nm), UV-B (315-280nm) y 
UV-C (280-100nm). Entre menor sea la longitud de onda, mayor es la frecuencia lo que 
resulta a mayor energía. Los rayos UV pueden modificar el ADN, sin embargo, debido a la 
capa de ozono no llegan los rayos de altos niveles de energía. 
Los rayos UV-A con longitudes de onda cerca de la luz visible, no tienen la energía suficiente 
para modificar el ADN directamente, no obstante, en el agua pueden formar especies 
reactivas de oxígeno (ERO) como son oxígeno singlete (O2), hiperóxido (O2
-), peróxido de 
hidrógeno (H2O2) y radical hidroxilo (HO). Estos se producen por la excitación de 
fotosensibiladores endógenos dentro de las células como porfirinas, flavinas, quinonas, 
NADH (Nicotinamida Adenina Dinucleótido)/NADPH (Nicotinamida Adenina 
Dinucleótido Fosfato), entre otros. Una vez formados estas ERO pueden dañar el ADN, la 
oxidación de amino ácidos en proteínas, la oxidación de ácidos grasos poliinsaturados en 
lípidos. Además, los fotosensibiladores endógenos naturales (ácidos húmicos y clorofila) 
presentes en la superficie del agua pueden absorber la radiación solar, los cuales pueden 
reaccionar con oxígeno y producir ERO. Cuando el agua alcanza temperaturas mayores de 
45°C se ha visto efecto sinérgico de los procesos de inactivación entre lo óptico y lo térmico, 
lo cual inhibe los mecanismos de reparación de ADN. (McGuigan, 2012) 
Puede haber casos en donde SODIS no se lleve a cabo por diferentes razones, dependiendo 
de las condiciones del clima y del agua. Como se puede observar en la Tabla 1, SODIS puede 
tratar agua con diferentes virus, bacterias, fungi, protozoos y helmintos. 
En el desarrollo de este sistema se han implementado diversas tecnologías que conjuntan y 
mejoran la eficiencia de funcionamiento. 
Entre los dispositivos más utilizados se encuentran los colectores solares; son dispositivos 
que aprovechan la energía proveniente del sol en un área de captación expuesta a la radiación 
y que transfiere dicha radiación a un fluido que se necesita calentar, en este caso hasta la 
temperatura necesaria para potabilizar el agua. (Méndez y Cuervo, 2008). 
 
Microbio Especie Microbio Especie 
B
ac
te
ri
a
 
Campylobacter jejuni 
V
ir
u
s 
Bacteriophage f2 
Enterococcus sp. Encephalomyocarditis virus 
Enteropathogenic E. 
Colli 
Polio virus 
Mycobacterium avium Rotavirus 
Mycobacterium 
intracellulare 
Noro virus 
P. aeruginosa 
Salmonella typhi 
P
r
o
to
zo o
s A. polyphaga (cyst) 
Existen varios tipos de colectores solares y difieren entre sí, en la capacidad de 
transferir calor a un fluido, es decir dependiendo de su sistema de captación se puede llevar 
un fluido a diferentes temperaturas. (Fernández, 2008). Se presentan algunos diseños de 
colectores para su análisis general y comparativo de funcionamiento. 
Cajas de efecto invernadero 
Se tiene un recipiente de color negro que absorbe la radiación solar y tiene un vidrio 
inclinado sobre el recipiente donde el agua que cambió de fase se adhiere al vidrio más frio 
y se condensa, cediéndole calor al mismo; por acción de la gravedad esta agua se desplaza 
lentamente hasta un recipiente para acumularse y ser usada posteriormente para consumo 
humano. 
Esta tecnología es buena pero se necesita tener un área de captación grande y el 
tiempo total de potabilización es más extenso que los demás modelos. (Trobajas, 2012). Ver 
Ilustración 2. 
S. typhimurium C. parvum (oocyst) 
Shigella dysenteriae 
Type 1 
Entamoeba sp. (cyst) 
Shigella flexneri Giardia sp (cysts) 
Streptococcus faecalis 
Staphylococcus 
epidermidis 
Helminto 
Ascaris sp (ova) 
Vibria cholerae 
Yersinia enterocolitica 
Fungi 
C. albicans 
 Fusarium sp. 
Tabla 1.-Especies de Microorganismos en aguas contaminadas que pueden ser 
inactivadas por SODIS. (McGuigan, 2012) 
 
Ilustración 2.-Diseño Caja de Efecto Invernadero 
Placa plana 
Estos colectores tienen un área de captación expuesta al sol de color negro para absorber la 
radiación,encerrada en una caja de vidrio para evitar que se disperse el calor al ambiente, 
pues las ondas infrarrojas luego de pasar el vidrio se quedan atrapadas dentro de la caja 
creando un efecto invernadero. En la zona de captación hay un serpentín de tubos de cobre, 
también de color negro, que absorben calor y lo transfiere a un fluido que circula por ellos a 
más baja temperatura generando un diferencial térmico al transferir el calor al fluido, hasta 
equilibrarlo, es decir igualar su temperatura a la de la placa; esta temperatura debe ser 
suficiente para que el fluido llegue a evaporarse o sostener su temperatura para eliminar 
bacterias o sustancias que se encuentren disueltas en él. (Ibáñez y Rosell, 2005). 
Las ventajas de este sistema se encuentra en la posibilidad para que recircule el fluido 
y le transfiera el calor al agua a potabilizar. 
Al utilizar sistemas aislados térmicamente se pueden obtener mayores temperaturas 
y sostener el fluido a presión constante para evaporarlo, aunque al ser un sistema más 
complejo su costo puede ser más elevado. (Madrid, 2009 y Goulding, 2012). Ver Ilustración 
3. 
 
Ilustración 3.-Diseño Colector de Placa Plana 
Concentrador solar 
Utilizan principios ópticos de reflexión para concentrar la radiación solar sobre una zona 
específica comúnmente llamado foco, donde se puede transferir al fluido por diferencial 
térmico la energía radiante del sol, hasta hacerlo cambiar de fase para limpiarlo. (Sánchez y 
Galviz, 2007). 
Un colector tiene la capacidad de obtener mayores temperaturas que los de caja, 
efecto invernadero y placa plana, puede ser más eficiente que los otros métodos antes 
mencionados si se desarrolla un método eficiente para transferir el calor al fluido. Ver 
Ilustración 4. 
 
Ilustración 4.-Diseño Concentrador Solar Parabólico. 
Concentrador de Canal Parabólico (CCP) 
El CCP es una parábola donde en el foco se encuentra un tubo de borosilicato donde fluye el 
fluido térmico, que en este caso sería el agua a tratar. Las ventajas que presenta son: 
 Alcanza altas temperaturas 
 Bajo costo 
 Estructura ligera 
 Alto rendimiento 
 
 
Antecedentes 
Salas en 1997 aprovecho la radiación solar (UV-A) en la inactivación del Vibrio cholera en 
agua para consumo humano, estos factores condicionan en gran medida la eficiencia del 
proceso. Utilizó botellas con agua de una capacidad de tres litros y se expusieron al sol 
durante 6 horas a la radiación directa del sol, logrando reducir de entre 92% y 99% de 
coliformes se inoculo Vibrio cholera con temperatura constante de 30°C se necesitaron 
100Wh/𝑚2. 
En el 2002 Galarza, utilizo nano partículas TiO₂ en sustratos de SiO₂ para observar 
la desinfección fotocatalítica, se obtuvieron mejores resultados que al solo utilizar botellas 
de PET pintadas de negro. La reducción de coliformes termo tolerantes con concentración 
Ilustración 5.- Concentrador de Canal Parabólico 
inicial de 920 después de 30 min con radiación promedio de 700W/𝑚2 se redujeron hasta 
350 (Se utilizó la técnica de número más probable). 
En el 2004 en Chihuahua, Martín-Domínguez y colaboradores demostraron que los 
factores más importantes del método de SoDis son la radiación recibida y la calidad del agua, 
la temperatura tiene un papel menos importante en la desactivación de patógenos con 
temperaturas de 15°C. De las 117 muestras que hicieron, se logró un 25% de éxito, al alcanzar 
los estándares de la NOM-127-SSA1-1994. 
El mejor resultado obtenido fue de 1NPM (Número Más Probable) de Coliformes 
Totales (CT) por cada 100mL en 4 horas usando un Doble Concentrador Parabólico (DPB) 
al año siguiente Gonzales A. y colaboradores implementaron un concentrador de paredes 
planas accesible y de bajo costo adecuado para tres botellas de dos litros, con objetivo de 
reducir el tiempo de incidencia de radiación en las botellas de 6 a 3 horas eliminando un total 
de 105 coliformes totales con una radiación de 3000W-h/ 𝑚2 tal radiación se consigue en 
cualquier parte de México. Entre las 10:00 y 15:00 horas. 
Un tiempo después en España, se acortó el tiempo en el 2011, Polo-López y 
colaboradores comprobaron que doblegando la dosis mínima letal de UV (108kJ m-2) para E. 
colli se pudo tratar 2.5 L de agua en una hora además de inhibir el re-crecimiento de las 
bacterias por 48 horas. Usaron un Concentrador Parabólico Compuesto (CPC) para acelerar 
el proceso. 
En 2012 Ernesto Castrillón, realizo un análisis entre los diversos métodos de 
desinfección solar, comparando su desempeño con la temperatura alcanzada y las bacterias 
inactivadas, entre estos sistemas se encuentran, cajas de efecto invernadero, placa plana, 
colector cilíndrico parabólico, sistemas de osmosis inversa y filtrado por membranas, obtuvo 
los mejores resultados con el concentrador cilíndrico parabólico alcanzando temperaturas 
mayores a 100°C hasta evaporar, se eliminaron contaminantes como; algas, protozoarios, 
hongos, microorganismos. 
Objetivo general 
Implementar un sistema de CCP para la desinfección solar de aguas provenientes de 
embalses, para su consumo en zonas rurales. 
Objetivos específicos 
 Caracterizar el agua proveniente de pozos. 
 Determinar los patógenos o UFC presentes en el agua proveniente de pozos. 
 Diseñar las condiciones óptimas de un sistema CCP para reducir el contenido de 
patógenos 
 Analizar el potencial del agua como uso de agua potable después del tratamiento, así 
que cumpla los parámetros de la NOM-127-SSA1-1994. 
Metodología 
 Caracterización del agua 
La caracterización del agua es lo primer paso a considerar para la realización de SoDis. 
Consiste en conocer la composición física, química y biológica del agua. Para eso se 
comenzará determinando datos generales del embalse como, dimensiones, procedencia del 
agua del embalse, y especificaciones de su uso. 
Seguidamente se determinará las fuentes de contaminación, para eso se consideran 
las actividades industriales, agrícolas, mineras y poblaciones cercanas al embalse. Una vez 
identificadas se investigará que tipo de concentraciones implican dichas actividades. 
Lo siguiente, se precisará el tipo de método apropiado para el muestreo. Debido a que 
es un embalse se recomienda usar el método de muestreo de transectas, un área muestral 
rectangular, utilizando un muestreador Van Dorn para sacar muestras de agua desde la 
superficie hasta el fondo. Se conservarán las muestras en frío y se transportarán al lugar 
donde se llevará a cabo el análisis. 
Debido a que SoDis sólo desactiva patógenos, se debe analizar el agua para 
diagnosticar si es potencial para su este tratamiento, se identifica si contiene otros 
compuestos no deseados como metales pesados. Como se puede observar en la Tabla 2, para 
cuantificar los patógenos se usará el método Número Más Probable (NMP). 
 
 
 
 
 
Característica Método 
Organismos patógenos Número Más Probable (NMP) 
Demanda Química de Oxígeno (DQO) Ensayos de evaluación rápida de DQO 
Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) Manométrico Hach Model 2173 
Fósforo Total Standard Methods 17va ed. 1989 
Nitrato y Amonio Técnicas colorimétricas 
Iones presentes Cromatografía de intercambio iónico 
Turbiedad Turibidímetro 
pH Potenciómetro 
Tabla 2.- Métodos que se emplearán para la Caracterización del agua de embalses. 
Diseño de un sistema CCP 
 Los Concentradores de Canal Parabólico (CCP) pueden estar orientados de dos formas: este-
oeste, o de norte-sur y su inclinación depende de la latitud del lugar. 
Se diseñará un dispositivo modular que alcance temperaturas de hasta 70°C, sin procesos de 
complicaciones de manufactura. 
 
Ilustración 6. Partes de un Concentrador de Canal Parabólico. 
Al analizar los resultados obtenidos en estudios preliminares se infiere la implementación del 
colector, como complemento de SoDis. Los factores a considerar son; área de captación del 
sistema, posicióngeográfica, incidencia de kWh/m2 estación del año, temperaturas obtenidas. 
La radiación promedio que incide en cualquier región de México es de 760 W/𝑚2 
durante las 5 horas pico de radiación. Este dato nos ayuda a calcular la cantidad de energía 
que puede ser aprovechada por el canal parabólico que tiene un área de captación 3.7574 
𝑚2, el tubo absorbente con diámetro de 0.05m, el coeficiente de emisividad de Las placas 
reflectoras de aluminio anodizado de 0.88 podemos determinar la cantidad de calor que 
puede ser aprovechada mediante la ecuación: 
𝑄 = 𝐾𝜖𝐴 
𝑄 = 760 𝑊/ 𝑚2 ∗ 0.88 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 3.75𝑚2 = 𝟐𝟓𝟎𝟖 𝑊 
 
Para llevar un litro de agua a temperaturas de 100°C habrá que aplicar una cantidad 
de 87.08 W lo cual indica que en un día promedio con radiación media podrían tratarse 
28.80 litros de agua embalsada en 5 horas y eliminar contaminantes como; algas, 
protozoarios, hongos y microorganismos. 
Agua Potable 
Una vez realizado la desinfección solar se evaluará la cantidad de CT se verificará que 
cumpla los parámetros establecidos por la NOM-127-SSA1-1994. 
La cual establece la cantidad permitida de organismos coliformes véase Tabla 3. 
 
Características Cantidad permisible 
Organismos coliformes totales 2 NMP/100 ml 
2 UFC/100 ml 
Organismos coliformes fecales No detectable NMP/100 ml 
Cero UFC/100 ml 
Tabla 3.-Cantidad permisible de Organismos coliformes por la NOM-127-SSA1-1994 
Resultados y Discusión 
La implementación del concentrador de canal parabólico en el proceso de desinfección de 
agua embalsada resulto factible pues se alcanzan las temperaturas requeridas. 
El diseño del CCP es favorable para el alcance de 28 L de agua por 5 horas al día. 
Es necesario realizar pruebas para determinar un área rural donde pueda ser implementada. 
Conclusiones 
Se concluye que la utilización de un concentrador de canal parabólico compuesto para la 
desinfección de agua embalsada es factible, las condiciones del concentrador son óptimas y 
se alcanza las temperaturas necesarias. 
Referencias 
1. Comisión Nacional del Agua. (2013). Estadísticas del Agua en México. (2013). 
México. 
 
2. Fundación SODIS. (2015). Fundación SODIS, Safe Drinking Water For All. 
Obtenido de History of SODIS: http://www.sodis.ch/about/geschichte/index_EN 
 
3. Guerrero, J. E. (2012). Potabilizar agua con energía solar, una alternativa para las 
comunidades más alejadas de los centros urbanos. 
 
4. McGuigan, K. (2012). Solar water disinfection (SODIS): A review from bench-top 
to roof-top. Hazardous Materials, 235-236, 29-46. 
 
5. Prüss-Ustün, A. (2014). Burden of disease from inadequate water, sanitation and 
hygiene in low- and middle-income settings: a retrospective analysis of data from 145 
countries. Tropical Medicine and International Health, 19 (8), 894-905. 
6. World Health Organization and UNICEF Joint Monitoring Programme [JMP]. 
 
7. (2014). Progress on Drinking Water and Sanitation, 2014 Update. Obtenido de 
http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/112727/1/9789241507240_eng.pdf 
 
8. Ibáñez, M., & Rosell, J. (2005). Tecnología Solar. Madrid: 
9. AMV Ediciones. 
 
10. Restrepo (2007). Avances en investigación y desarrollo en agua y saneamiento para 
el cumplimiento de las metas del milenio. Cali: Universidad del Valle.