Diseño y simulación de una lámpara de luz ultravioleta UV-C para la desinfección del agua

Resumen

La presente investigación tiene como objetivo diseñar y simular un sistema de desinfección de agua mediante luz ultravioleta tipo UV-C, orientado a mejorar el acceso a agua segura en comunidades rurales con limitaciones de infraestructura, específicamente en la comunidad “El Desierto”, perteneciente a la parroquia Palmira del cantón Guamote. El estudio es de tipo aplicado, con enfoque cuantitativo y un diseño cuasi-experimental, basado en la comparación antes y después de la aplicación del sistema, sin intervención directa. La muestra teórica estuvo conformada por 30 hogares seleccionados intencionalmente, debido a su uso de fuentes de agua sin tratamiento previo. El análisis se fundamentó en fuentes secundarias, literatura científica y estudios de caso realizados en contextos rurales similares. Se utiliza SolidWorks 2023 para el diseño y para la simulación, se consideraron parámetros técnicos como potencia de la lámpara, caudal, dosis UV, reducción estimada E. coli, reducción estimada de virus entéricos, tiempo de exposición y consumo eléctrico, empleando el software MATLAB para realizar las estimaciones cuantitativas. El sistema simulado incluyó tres lámparas UV-C de 40 W, logrando una dosis superior a 40 mJ/cm², capaz de generar una reducción estimada del 99.99% de E. coli y del 99% de virus entéricos. El consumo energético diario proyectado fue bajo (0.72 kWh), con un caudal tratado de 1 litro por segundo, valor adecuado para abastecer puntos comunitarios de agua segura. Se realiza la simulación de desinfección de partículas utilizando el software Wolfram Mathematica 13.0. Aunque el sistema no fue implementado en campo, se consideraron principios éticos fundamentales, tales como el consentimiento informado simulado, el respeto cultural y la participación comunitaria. Se planificaron estrategias de sensibilización a través de talleres educativos, materiales informativos y capacitación técnica local. Los resultados obtenidos evidencian que esta tecnología representa una alternativa eficiente, sostenible y replicable para garantizar el acceso a agua segura en comunidades rurales. Se concluye que la implementación real del sistema UV-C, acompañada de acciones educativas y programas de mantenimiento comunitario, podría generar un impacto positivo significativo en la salud pública, contribuyendo a la reducción de enfermedades de origen hídrico y al fortalecimiento del bienestar comunitario.