Universidad de la Salle: Wind-Powered Water System for Tintipán Island

This project presents the design of a wind-powered water desalination and cooling system for Tintipán Island, located in the Archipelago of San Bernardo, Colombia. The study addresses the critical water scarcity issues faced by the island's residents, who currently rely on limited and expensive water sources. The proposed solution involves harnessing wind energy to power a reverse osmosis desalination system, along with a cooling component to provide potable water. The design considers the island's geographical and environmental conditions, including wind patterns and social aspects. The project includes detailed objectives, a social component analysis, a comprehensive system design with diagrams, cost estimations, and conclusions. It highlights the selection of appropriate equipment such as wind turbines, inverters, regulators, and desalination units. The project emphasizes the importance of sustainable and renewable energy solutions to improve the quality of life for the island's population. The design also includes the social and economic impact of the proposed system.

DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y
REFRIGERACIÓN DE AGUA MARINA CON ENERGÍA EÓLICA EN
LA ISLA TINTIPÁN EN EL DEPARTAMENTO DE SUCRE
RICARDO ANDRES ARISTIZABAL DIAZ
DIEGO MAURICIO LOPEZ BARRERA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERIA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y
REFRIGERACIÓN DE AGUA MARINA CON ENERGÍA EÓLICA EN
LA ISLA TINTIPÁN EN EL DEPARTAMENTO DE SUCRE
RICARDO ANDRES ARISTIZABAL DIAZ
DIEGO MAURICIO LOPEZ BARRERA
Informe del módulo de energía eólica del curso de Energías Alternas
PEDRO JAIME PINEDA PARRA
Ing. Eléctrico Msc Fuentes Alternas
UNIVERSIDAD DE LA SALLE

TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 5
OBJETIVOS ...................................................................................................................... 7
General: ......................................................................................................................... 7
Específicos: .................................................................................................................... 7
COMPONENTE SOCIAL ................................................................................................... 8
Ubicación ..................................................................................................................... 10
DISEÑO ........................................................................................................................... 14
Desalinizadora ............................................................................................................. 17
Diseño de la instalación para alimentación de la desalinizadora ................................. 18
Inversor – regulador ..................................................................................................... 19
DIAGRAMA ..................................................................................................................... 21
COSTOS ......................................................................................................................... 22
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 24
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 25

TABLA DE TABLAS
Tabla 1: Datos geográficos y administrativos del archipiélago de San Bernardo ................ 12
Tabla 2: descripción de las necesidades de energía ................................................................ 15
Tabla 3: producción de agua desalada con la referencia seleccionada ................................ 17
TABLAS DE IMÁGENES
Ilustración 1: Mapa islas de San Bernardo ................................................................................. 10
Ilustración 2: Islas del archipiélago de San Bernardo ........................................................................ 10
Ilustración 3: Isla tintipán ............................................................................................................... 11
Ilustración 4: mapa turístico de tintipán ...................................................................................... 11
Ilustración 5: Rosa de los vientos de la zona de estudio ......................................................... 14
Ilustración 6: curva de poder del aerogenerador ....................................................................... 16
Ilustración 7: escala de generación ............................................................................................. 16
Ilustración 8: Desalinizadora por ósmosis inversa seleccionada ............................................ 18
Ilustración 9: diseño de conexión sistema eólico ...................................................................... 21
Ilustración 10: análisis financiero ................................................................................................. 23

INTRODUCCIÓN
Colombia es un país con una variedad morfológica excepcional. Sus costas
normalmente están acompaña nadas de importantes sistemas de archipiélagos
que embellecen las regiones y son nichos de flora, fauna y comunidades humanas
raizales.
Al frente de las costas de Sucre y Bolívar se encuentra el archipiélago de San
Bernardo y el Archipiélago de las Islas del Rosario respectivamente. Estas eco-
regiones durante los últimos años han visto su crecimiento demográfico y
asentamiento humano, así como un repunte de visitas de turistas propios y
extranjeros.
En los últimos años, el Archipiélago de San Bernardo ha sido motivo de noticias
gracias a la Isla artificial “Santa Cruz del Islote” conocida como la isla más
densamente poblada del mundo.
Islas del archipiélago
 Isla Mangle
 Isla Maravilla
 Isla Mucura
 Isla Ceycen
 Isla Panda
 Isla Tintipán
 Santa Cruz del Islote
 Isla Palma
 Isla Cabruna
 Isla Boquerón
Para el presente informe, se decidió trabajar sobre la Isla Tintipán, una de las más
extensas y que cuenta alrededor de unas 60 personas que habitan
permanentemente y viven de la pesca y la atención a turistas.

Con base en estas condiciones, el equipo de ingenieros propone el diseño de un
sistema con aeroturbinas, para la potabilización de agua de mar, mediante un
sistema de ósmosis inversa, así como un elemento sencillo de refrigeración para
el agua tratada

OBJETIVOS
General:
- Diseñar un sistema de aerogeneración para la obtención de agua
potable para la población raizal de la Isla Tintipán – Archipiélago de
San Bernardo en Sucre - Colombia
Específicos:
- Identificar los requerimientos energéticos del sistema de potabilización
por ósmosis inversa, bomba de distribución y sistema de refrigeración
para la población de estudio
- Elección de la aeroturbina, inversor, regulador y baterías del sistema
eléctrico.
- Definir los costos de equipos propios de potabilización, así como del
sistema de aerogeneración y sus elementos.

COMPONENTE SOCIAL
En las islas de San Bernardo la situación es crítica, ya que las poblaciones nativas
no cuentan con servicios públicos, la única isla que goza de energía eléctrica es
Santa Cruz del Islote, gracias a una planta eléctrica donada por el Estado. Es la
única planta comunal que se encuentra en todo la zona de influencia del parque,
ya que las demás plantas eléctricas son de uso privado, en hoteles y casas de
recreo de personas adineradas. (INVEMAR, 2004)
Para el cubrimiento del servicio de agua, esta debe ser transportada desde
Cartagena de Indias D.T.C. por medio de barcazas, pero en época lluviosa las
islas recolectan aguas lluvia. Por otro lado como no hay servicio de acueducto ni
alcantarillado los desechos deben ser depositados en áreas lejanas de los
hogares para evitar enfermedades, ya que no hay un sistema de recolección de
basuras. Por estas razones la población se ve obligada a utilizar los servicios de
municipios cercanos, como Tolú. (INVEMAR, 2004)
El Archipiélago de San Bernardo cuenta con un solo puesto de salud en Santa
Cruz del islote, también existe una oficina del corregidor, pero sin datos de
capacidad ni de infraestructura. (INVEMAR, 2004)
Los únicos centros educativo que existe en el Archipiélago de San Bernardo se
encuentra en Santa Cruz del islote y en Múcura, el de santa Cruz del Islote tiene
una capacidad para 100 estudiantes y cuenta con un equipo de 7 profesores (El
Tiempo, 2006), presta hasta 6° de Bachillerato, la situación en Múcura no es muy
alentadora, ya que el centro educativo solo presta 1° y 2° de primaria. En las
demás islas no existen instalaciones educativas, lo que obliga a los pobladores a
trasladarse a los municipios de Tolú, Coveñas, San Antonio o Cartagena de Indias
D.T.C. (INVEMAR, 2004)
Según datos del censo de 1993 realizado por el DANE la población de las islas de
San Bernardo era de 515, y en 1998 aumentó a 540. Solo se tienen los datos
poblacionales de Santa Cruz del Islote, registrando en el año 98 una población de
900 personas, distribuidas en un área de 10 Km 2. Datos más recientes registran
que en la actualidad existen 1.247 personas en un área de 900 mt2, lo que la
convierte en la isla mas poblada del mundo. (El Tiempo, 2006)

condiciones de las islas como Ceycen y Múcura son muy similares en relación a la
prestación de servicios públicos dándose una ausencia total de este tipo de
infraestructuras. (INVEMAR, 2004)
La actividad turística también es de gran importancia, además que está muy
relacionado con el crecimiento poblacional y la apropiación ilegal de zonas litorales
para modificarlas en inmuebles turísticos. Las islas que se favorecen por el
turismo principalmente son Isla Palma e Isla Múcura, es tan alto el tránsito por
dichas islas que los ecosistema insular están altamente impactados, por los
recorridos de las lanchas rápidas. (INVEMAR, 2004)
La principal actividad económica de las islas es la pesca, según un censo
realizado por los funcionarios del Parque se registró un total de 104 pescadores,
estos pescadores no solo son pobladores de las islas, sino también de los
municipios costeros de la zona de San Onofre y Tolú. La zona de mayor actividad
pesquera corresponde a Santa Cruz del Islote, Ceycen y Múcura. La población
que goza de buenos ingresos pesquero es Ceycen, con un promedio entre $9.000
y $34.000, le sigue Santa Cruz del Islote con un promedio entre $7.000 y $31.000,
por último y con menores ingresos que los anteriores se encuentra Múcura, con un
promedio de $5.000 a $27.000. (INVEMAR, 2004)
La isla Tintipán es una de las de mayor extensión de todo el archipiélago de San
Bernardo, así como la más alejada de la parte continental. Es habitada alrededor
de 60 raizales permanentes. Al igual que el resto de islas, su economía se basa en
la pesca y atención personalizada a turistas que llegan diariamente. Su principal
falencia es el acceso a servicios de básicos de sanidad. El agua consumida la
compran de algunos comerciantes que llegan en chalupas, del trabajo de la
Fuerza Naval de Colombia que distribuye el líquido de forma interrumpida, de
agua lluvia, o en caso extremo, de agua de coco.
Los métodos que usan para la pesca es la captura manual, el uso del arpón,
buceo y el principal arte de pesca es el cordel. La práctica de estos dos últimos
métodos dependen de las condiciones en que se encuentre la turbidez del agua,
dependiendo de la temporada en que se encuentre por el transporte de
sedimentos que transporta el Canal del Dique. La especie de mayor importancia
comercial es el caracol de pala, el cual es capturado de manera indiscriminada, sin
tener en cuenta los rangos de edad impactando de manera severa la existencia de
esta especie, además las personas que extraen esta especie se encuentran

UBICACION
Ilustración 1: Mapa islas de San Bernardo
Fuente: Wikipedia.com

Ilustración 3: Isla tintipán
Fuente: tripadvisor.com

Vientos. La región caribe al igual que gran parte del caribe Colombiano se ve
influenciada por corrientes de aire provenientes del norte y noreste conocidos
como vientos alisios y del sur suroeste. Los primeros se presentan con mayor
intensidad en la época seca que va desde diciembre hasta abril y los segundos en
la época húmeda entre mayo a noviembre, cabe anotar que existe entre junio y
julio un periodo de transición donde se presentan vientos débiles y variables en su
dirección que también es conocido como el “Veranillo de San Juan”. (INVEMAR,
2004)
La velocidad de los vientos varía según la época del año, para la época seca se
registran vientos provenientes del norte y noreste con valores que oscilan entre los
2 y 16.6 m/s que se clasifican en la escala de BEAUFORT como brisa ligera que
se caracteriza por producir olas pequeñas que no rompen y brisa fuerte que se
caracteriza por formar olas grandes con crestas de espuma blanca
respectivamente. Los niveles máximos se presentan en las horas de la tarde y
noche.
En la época de transición que es donde se presentan vientos variables del sur y
sur este con los del noroeste, la velocidad del viento varía entre los 2.1 y 2.5 m/s.
Por otro lado en la época húmeda los vientos predominantes son los del sur
suroeste con valores promedio de 4.1 m/s. (INVEMAR, 2004)
Tabla 1: Datos geográficos y administrativos del archipiélago de San Bernardo
Archipiélago de San Bernardo
Localización geográfica y administrativa
Golfo (bahía) Golfo de Morrosquillo (en el golfo de Darién)
País(es) Colombia
División(es) Sucre