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PORTADA
(Elaborada por la revista)
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Diseño de Prototipo para la Captación de Agua Atmosférica por
Medio de Celdas Peltier
Prototype Design for Atmospheric Water Harvesting Using Peltier Cells
Yair Alejandro Gutiérrez Álvarez
gutierrez.yair@hotmail.com
https://orcid.org/0009-0006-3691-7875
Universidad Nacional Autónoma del Estado de Morelos
Morelos – México
Roy López Sesenes
rlopez@uaem.mx
Universidad Nacional Autónoma del Estado de Morelos
Morelos – México
Outmane Oubram
oubram@uaem.mx
Universidad Nacional Autónoma del Estado de Morelos
Morelos – México
Hugo Albeiro Saldarriaga Noroña
hsaldarriaga@uaem.mx
Universidad Nacional Autónoma del Estado de Morelos
Morelos – México
Artículo recibido: 11/06/2026
Aceptado para publicación: 18/07/2026
Conflictos de Intereses: Ninguno que declarar
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RESUMEN
La escasez de agua en regiones con limitada infraestructura de distribución ha
impulsado el desarrollo de alternativas sustentables para su obtención. En este trabajo se diseña
y evalúa un prototipo de captación de agua atmosférica basado en enfriamiento termoeléctrico
mediante celdas Peltier. El sistema integra sensores de temperatura y humedad conectados a
una plataforma Arduino Mega, lo que permite estimar en tiempo real el punto de rocío y regular
el funcionamiento de las celdas para inducir la condensación del vapor de agua sobre
disipadores de aluminio. La selección de materiales se realizó con base en criterios de flujo de
calor, empleando acrílico como aislante y aluminio como elemento disipador por su relación
costo-eficiencia. Se llevaron a cabo pruebas experimentales en distintos intervalos horarios
bajo condiciones ambientales variables, registrando parámetros de temperatura, humedad
relativa y volumen de agua recolectada. Los resultados muestran una producción de 14 a 15
mL/h, con temperaturas de operación cercanas a 7 °C, suficientes para alcanzar el punto de
rocío y mantener un proceso de condensación continuo. Asimismo, el sistema de control
automatizado permitió un funcionamiento estable, evitando la congelación en las superficies
de intercambio térmico. Los hallazgos sugieren que el prototipo constituye una alternativa
viable para la captación de agua atmosférica en zonas con estrés hídrico, con oportunidades de
mejora en términos de eficiencia energética y escalabilidad.
Palabras clave: captación de agua atmosférica, celdas Peltier, punto de rocío,
condensación
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ABSTRACT
Water scarcity in regions with limited distribution infrastructure has driven in the
development of sustainable alternatives for water supply. This study presents the design and
evaluation of a prototype for atmospheric water collection based on thermoelectric cooling
using Peltier cells. The system integrates temperature and humidity sensors connected to a
microcontroller platform, enabling real-time estimation of the dew point and regulation of the
Peltier modules to induce water vapor condensation on aluminum heat sinks. Material selection
was carried out based on thermal conductivity criteria and its low cost, using acrylic as an
insulating material and aluminum as a heat dissipation element. Experimental tests were
conducted at different time intervals under varying environmental conditions, recording
temperature, humidity, and collected water volume. The results show a production rate of 14
to 15 mL/h, with operating temperatures close to 7 °C, sufficient to reach the dew point and
sustain a continuous condensation process. Additionally, the automated control system ensured
stable operation by preventing freezing on the heat exchange surfaces. The findings suggest
that the proposed prototype represents a viable alternative for atmospheric water harvesting in
water-stressed regions, with opportunities for improvement in energy efficiency and
scalability.
Keywords: atmospheric water harvesting, Peltier cells, dew point, condensation
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INTRODUCCIÓN
La escasez de agua representa uno de los principales desafíos a nivel mundial, afectando a una
gran parte de la población debido a factores como el cambio climático, la contaminación, el
crecimiento poblacional y la falta de infraestructura adecuada (Esparza, 2014). A ello se suma
la sobreexplotación de mantos acuíferos, ríos y lagos, lo que ha generado condiciones de estrés
hídrico permanente en diversas regiones(Martínez Austria et al., 2019) . En la Figura 1.1 se
presenta la distribución del estrés hídrico en el continente americano, donde se observa una alta
presión sobre los recursos hídricos en las regiones norte y centro de México (Dinesh Kumar,
2022).
Figura ¡Error! No hay texto con el estilo especificado en el documento.. Estrés hídrico del
continente americano (Dinesh Kumar, 2022)
Fuente: Elaboración propia.
A nivel global, únicamente el 2.5% del agua total del planeta corresponde a agua dulce, de la
cual la mayor parte se encuentra en glaciares y mantos de hielo, lo que limita su accesibilidad
para consumo humano(Informe Del Medio Ambiente, n.d.) . Como se muestra en la Figura
1.2A, el 97.5% del agua es salada, mientras que solo una fracción mínima es aprovechable
directamente. Asimismo, en la Figura 1.2B se observa que cerca del 68.8% del agua dulce se
encuentra en glaciares, y en la Figura 1.2C que el agua superficial disponible se concentra
principalmente en lagos y ríos, representando una proporción aún menor. En este contexto,
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resulta necesario explorar fuentes alternativas de abastecimiento. Una de ellas es el agua
contenida en la atmósfera, la cual forma parte activa del ciclo hidrológico y representa un
recurso potencialmente aprovechable.
Figura 2. Distribución global del agua. (A) Porcentaje de agua salada y dulce en el planeta.
(B) Distribución del agua dulce, destacando su concentración en glaciares y aguas subterráneas.
(C) Distribución del agua dulce superficial, donde la mayor proporción se encuentra en lagos,
seguida de ríos, humedales y la atmósfera.
Fuente: Elaboración propia.
El agua es un recurso esencial para la vida y un derecho fundamental al que toda persona
debería tener acceso. En el caso de México, el balance hídrico nacional (Figura 3) muestra que
el país recibe un volumen anual promedio de 1,449 km³ de precipitación. De este total,
aproximadamente el 70% retorna a la atmósfera mediante procesos de evapotranspiración,
mientras que solo una fracción menor contribuye al escurrimiento superficial y la recarga de
acuíferos, resultando en una disponibilidad natural media de 451.58 km³ de agua al
año(Cazares-Palacios et al., 2021) .
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Como se observa en la Figura 3, la cantidad de agua que se evapora supera significativamente
a la que se almacena en fuentes superficiales y subterráneas, evidenciando el papel dominante
de la atmósfera dentro del ciclo hidrológico. Esta dinámica resalta el potencial del vapor de
agua atmosférico como una fuente alternativa de abastecimiento.
En este contexto, el desarrollo de tecnologías para la captación de agua atmosférica representa
una estrategia prometedora para el suministro de agua en comunidades con acceso limitado a
fuentes convencionales.
Figura 3. Balance hídrico de México, mostrando la distribución de la precipitación anual entre
evapotranspiración, escurrimiento superficial, recarga de acuíferos y disponibilidad de agua.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Cantidad de agua (km3)
Balance hidrico en México
Precipitación
anual
Escurrimiento
superficial
Recarga de
acuíferos
Evaporación Agua
disponible
Fuente: Elaboración propia.
Como se muestra en el balance hídrico, una proporción significativa del agua disponible retorna
a la atmósfera mediante procesos de evaporación y evapotranspiración, superando incluso el
volumen de escurrimientos superficiales y la recarga de acuíferos. Esta dinámica resalta el
papel de la atmósfera como un reservorio activo dentro del ciclo hidrológico y evidencia su
potencial como fuente alternativa de abastecimiento de agua.
En este contexto, se han desarrollado diversas tecnologías para la captación de agua
atmosférica. La Figura 4 presenta una clasificación general de estas tecnologías, las cuales se
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agrupan en dos enfoques principales: la recolección de agua a partir de la niebla y la captación
de vapor de agua mediante procesos de condensación.
Figura 4. Clasificación de las tecnologías de captación de agua atmosférica, incluyendo
métodos de recolección de niebla y sistemas de condensación de vapor, tanto pasivos como
activos(Jarimi et al., 2020).
Fuente: Elaboración propia.
La recolección de agua de niebla consiste en capturar gotas microscópicas suspendidas en el
aire mediante superficies o mallas especializadas, siendo una técnica ampliamente utilizada en
regiones con alta presencia de neblina(Klemm et al., 2012). Por otro lado, la captación de vapor
de agua se basa en enfriar el aire por debajo de su punto de rocío, lo que induce la condensación
del vapor sobre superficies frías y permite la obtención de agua líquida(Khalil et al., 2016).
Inicialmente, estos sistemas se desarrollaron bajo enfoques pasivos, como los condensadores
radiactivos, cuya operación depende de las condiciones ambientales. Sin embargo, su baja
eficiencia ha impulsado la evolución hacia sistemas activos más avanzados, entre los que
destacan los basados en enfriamiento termoeléctrico y en ciclos de compresión de vapor (Agam
& Berliner, 2006). Estos sistemas permiten un mayor control de las condiciones de operación,
incrementando la eficiencia del proceso de captación.
Un ejemplo representativo de los sistemas de captación de agua atmosférica mediante
tecnología termoeléctrica es el desarrollado por (Sanaye et al., 2023) . Este dispositivo emplea
módulos Peltier que generan una diferencia de temperatura entre sus caras, produciendo una
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superficie fría donde el vapor de agua del aire se condensa, mientras que el calor disipado en
la cara opuesta es removido mediante un sistema de enfriamiento con intercambiadores de calor
compactos. El diseño integra un sistema de recuperación de calor y una configuración
optimizada de flujo de aire, lo que favorece el proceso de condensación y mejora la eficiencia
térmica del sistema. Gracias a esta configuración, el dispositivo alcanza una producción de
hasta 111.73 mL/h, con un desempeño energético reportado de 0.56 L/Wh.
A pesar de estos resultados, este tipo de sistemas presenta desafíos asociados al consumo
energético y a la complejidad del diseño, lo que limita su implementación en aplicaciones de
bajo costo. No obstante, constituyen una referencia importante para el desarrollo de sistemas
más accesibles y eficientes.
Otro enfoque relevante en la captación de agua atmosférica es el desarrollado por Kim et al.
(Alrasheed et al., 2023), basado en materiales porosos tipo MOF-801 [Zr₆O₄(OH)₄(fumarato)₆],
los cuales presentan una alta afinidad por las moléculas de agua. Estos materiales son capaces
de adsorber vapor de agua del ambiente y liberarlo posteriormente mediante calentamiento,
utilizando únicamente energía solar (1 kW/m²). El sistema permite la formación y crecimiento
de gotas de agua a lo largo del ciclo térmico diario, logrando una producción de hasta 2.8 litros
de agua por kilogramo de material, incluso en condiciones de baja humedad relativa (≈20%).
Este desempeño lo posiciona como una alternativa altamente eficiente, especialmente en
ambientes áridos donde otras tecnologías presentan limitaciones.
No obstante, el uso de materiales MOF implica desafíos relacionados con su costo,
disponibilidad y escalabilidad, lo que puede dificultar su implementación en aplicaciones de
bajo costo. En contraste, los sistemas termoeléctricos, aunque menos eficientes en términos de
producción, ofrecen ventajas en simplicidad, control y accesibilidad tecnológica.
METODOLOGÍA
El objetivo de esta investigación es desarrollar un prototipo para la captación de agua
atmosférica mediante tecnología termoeléctrica, como alternativa sustentable para mitigar la
escasez de agua en regiones con acceso limitado a infraestructura hídrica.
El sistema diseñado aprovecha las condiciones ambientales, específicamente la temperatura y
la humedad relativa del aire, para inducir la condensación del vapor de agua. Para ello, se
emplean celdas Peltier que generan un gradiente térmico, enfriando una superficie metálica
hasta alcanzar el punto de rocío. Este proceso se complementa con un flujo continuo de aire,
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lo que favorece la transferencia de masa y permite la formación y recolección de gotas de agua
sobre un disipador de aluminio.
El prototipo incorpora dos celdas Peltier de 12 W cada una, encargadas de reducir la
temperatura de los disipadores hasta valores cercanos al punto de rocío, iniciando así el proceso
de condensación. El agua generada es recolectada mediante un sistema de drenaje que permite
su almacenamiento continuo.
Para la selección de los materiales del sistema, se evaluó el flujo de calor de distintos
candidatos, con el objetivo de optimizar la transferencia de calor en las superficies de
intercambio y mejorar la eficiencia del proceso. La conductividad térmica (k) es una propiedad
que describe la capacidad de un material para conducir calor, y se expresa en unidades de
W/(m·K) en el Sistema Internacional.
El análisis térmico se realizó con base en la ecuación 1.

(1)
donde es el flujo de calor, la conductividad térmica del material, el área de transferencia,
el espesor y 󰇛󰇜la diferencia de temperatura entre las superficies. Esta relación permitió
comparar distintos materiales y seleccionar aquellos con propiedades adecuadas para
maximizar la eficiencia térmica del sistema.
En la Tabla 1 se presentan los materiales considerados para la construcción del prototipo, junto
con sus respectivos valores de flujo de calor. Esta propiedad es fundamental, ya que determina
la capacidad de los materiales para transferir calor y, por lo tanto, influye directamente en el
desempeño térmico del sistema.
Tabla 1. Conductividad térmica de distintos materiales.
MATERIAL
CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA (W/M*K)
Madera
0.40
Vidrio
0.81
Fibra de vidrio
0.70
Acrílico
0.19
PLDE (polietileno de
baja densidad)
0.33
Fuente: Elaboración propia.
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Por otra parte, en la Tabla 2 se muestran las dimensiones de los elementos que conforman la
estructura del prototipo, las cuales fueron utilizadas para el cálculo del área de transferencia de
calor.
Tabla 2. Medidas de los componentes del prototipo.
LADO
MEDIDAS (CM)
ÁREA(CM2)
A
19 x 24 x 0.3
456
B
19 x 24 x 0.3
456
C
19 x 24 x 0.3
456
D
19 x 24 x 0.3
456
E
19 x 19 x 0.3
361
Fuente: Elaboración propia.
Con base en el análisis del flujo de los materiales propuestos para la construcción del prototipo,
se determinó que el acrílico presenta el menor valor de flujo de calor. Esta característica lo
posiciona como el material más adecuado para la estructura del sistema, ya que actúa como
aislante térmico, reduciendo las pérdidas de calor y favoreciendo el mantenimiento de bajas
temperaturas en la zona de condensación.
Como se muestra en la Figura 5, el acrílico presenta el menor flujo de calor en comparación
con los demás materiales evaluados, mientras que materiales como el vidrio y la fibra de vidrio
muestran una mayor transferencia térmica. Este comportamiento confirma la conveniencia de
emplear materiales con bajo flujo de calor para mejorar la eficiencia del sistema.
Para la obtención de estos valores se utilizaron los siguientes parámetros, un área () igual a
, una temperatura 1 () igual a , una temperatura 2 () igual a  y un
espesor () de .
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Figura 5. Resultados del cálculo de flujo de calor térmica para los materiales del prototipo.
0
400
800
1200
1600
2000
Flujo de calor (Q) ((W/m*K))
Material para prototipo
Flujo de calor (Q)
Madera Vidrio Fibra de
vidrio
Acrílico PLDE
Fuente: Elaboración propia.
En la Tabla 3 se presentan los valores de conductividad térmica de los materiales considerados
para la fabricación de los disipadores de calor del sistema. Esta propiedad es fundamental, ya
que determina la capacidad de los materiales para transferir el calor generado en la cara caliente
de las celdas Peltier hacia el ambiente, influyendo directamente en la eficiencia del proceso de
enfriamiento.
Tabla 3. Conductividad térmica de materiales utilizados en disipadores de calor.
CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA (W/M*K)
50
17
217
380
80
Fuente: Elaboración propia.
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Para el cálculo de flujo de calor de los disipadores, se emplearon los siguientes valores, un área
() igual a , una temperatura 1 () igual a , una temperatura 2 () igual a
 y un espesor () de .
Los resultados obtenidos, mostrados en la Figura 6, indican que el cobre presenta la mayor
capacidad de transferencia térmica, seguido del aluminio. Sin embargo, debido al alto costo del
cobre, se seleccionó el aluminio como material para los disipadores, ya que ofrece un equilibrio
adecuado entre flujo de calor, peso y costo, permitiendo un desempeño eficiente en la
disipación de calor En la Figura 7, se muestran los resultados del cálculo de flujo de calor para
los materiales considerados en los disipadores de calor.
Figura 6. Resultados del cálculo de flujo de calor para los materiales del disipador de calor.
0
50000
100000
150000
200000
250000
Hierro
Cobre
Aluminio
Flujo de calor (Q) ((W/m*K))
Materiales para disipador
Flujo de calor (Q)
Acero Acero
inoxidable
Fuente: Elaboración propia.
Cálculo del Punto de Rocío
El punto de rocío se define como la temperatura a la cual el aire debe enfriarse para que el
vapor de agua presente comience a condensarse, dando lugar a la formación de gotas sobre una
superficie. Este parámetro es fundamental en el diseño del sistema, ya que determina la
temperatura mínima que debe alcanzarse para inducir el proceso de condensación.
Para su estimación, se emplea una relación empírica que vincula la temperatura ambiente y la
humedad relativa, como se muestra en la siguiente expresión:
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Donde: es la temperatura del punto de rocío (°C), la temperatura ambiente (°C) y la
humedad relativa (%). Esta ecuación permite determinar de manera aproximada la temperatura
a la cual se inicia la condensación del vapor de agua en el sistema(Muselli et al., 2006) .

󰇛󰇜
Desarrollo del Prototipo
Para inducir la condensación del vapor de agua dentro del sistema, se diseñó un prototipo
compuesto por un sistema de enfriamiento (Figura 7) y un sistema de control (Figura 8), los
cuales operan de manera integrada para alcanzar y mantener condiciones cercanas al punto de
rocío.
El sistema de enfriamiento está constituido por dos celdas Peltier de 12 W cada una, encargadas
de generar el gradiente térmico necesario para la condensación. En la cara caliente, se emplean
dos disipadores de aluminio acoplados a tres ventiladores de corriente directa (DC) de 9
pulgadas de diámetro, cuya función es remover el calor y evitar la acumulación térmica. En la
cara fría, se incorporan disipadores adicionales que actúan como superficies de condensación,
favoreciendo la formación y recolección de gotas de agua.
Figura 7. Sistema de enfriamiento del prototipo basado en celdas Peltier, que incluye
disipadores de aluminio y ventiladores en la cara caliente para la remoción de calor, así como
superficies de condensación en la cara fría.
Fuente: Elaboración propia.
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Por su parte, el sistema de control se basa en una placa Arduino Mega, responsable de la
adquisición, procesamiento y registro de variables como temperatura, humedad relativa y
tiempo. Para ello, se integran cuatro sensores de temperatura DS18B20 distribuidos en puntos
estratégicos del sistema, así como un sensor de temperatura y humedad DHT11 para el
monitoreo de las condiciones ambientales.
Adicionalmente, el prototipo incorpora un módulo de reloj en tiempo real (RTC) para el
registro temporal de los datos, un módulo microSD para su almacenamiento, y dos relevadores
que permiten la conmutación de las celdas Peltier, facilitando el control automatizado del
sistema.
Figura 8. Sistema de control del prototipo basado en Arduino Mega, encargado de la
adquisición de datos (temperatura y humedad), el registro de información y la activación de las
celdas Peltier mediante relevadores.
Fuente: Elaboración propia.
Control del Punto de Rocío y Diseño del Prototipo
Para la estimación del punto de rocío, la Ecuación 2 fue implementada en la placa Arduino
Mega, permitiendo calcular en tiempo real la temperatura de condensación a partir de las
mediciones de temperatura y humedad relativa del ambiente. Estos datos son adquiridos
continuamente por el sistema y procesados de forma automática para determinar la condición
de operación requerida.
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Con base en este cálculo, el sistema de control activa las celdas Peltier mediante relevadores
cuando la temperatura de la superficie de condensación es superior al punto de rocío. A medida
que las celdas reducen la temperatura, un sensor monitorea continuamente la condición térmica
del sistema. Una vez alcanzado el punto de rocío, el controlador desactiva las celdas,
interrumpiendo el suministro de energía.
Este esquema de control tipo ON/OFF permite evitar que la temperatura descienda por debajo
del punto de congelación, previniendo la formación de hielo sobre la superficie de
condensación. Como resultado, se mantiene un ciclo continuo de operación que favorece la
condensación del vapor de agua y la generación sostenida de gotas dentro del sistema.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Una vez construido el prototipo (Figura 9), se realizaron pruebas experimentales en dos
intervalos horarios con el objetivo de evaluar el desempeño del sistema bajo diferentes
condiciones ambientales: de 00:19 a 01:19 horas y de 14:12 a 15:12 horas. Durante la primera
prueba (00:19–01:19 h), se registraron un total de 720 mediciones con un intervalo de 4
segundos entre cada una, utilizando un sistema de adquisición de datos almacenado en una
memoria microSD.
Los valores promedio al inicio y final de la prueba se muestran en la Tabla 5, mientras que la
evolución de la temperatura en las celdas Peltier se presenta en la Figura 10.
Tabla 4. Parámetros registrados durante la prueba 1.
INICIO
FINAL
Fecha
21/05/2024
21/05/2024
Hora
00:19:59
01:19:09
Temperatura celdas Peltier (°C)
7.25
7.75
Temperatura 1, parte superior
(°C)
30.87
30.19
Temperatura 2, parte inferior
(°C)
29.69
29.44
Temperatura ambiente (°C)
30.8
30.2
Humedad relativa (%)
45
47
Temperatura promedio (°C)
30.28
29.81
Temperatura punto de rocío (°C)
17.00
17.3
Fuente: Elaboración propia.
A partir de los resultados, se observa que la temperatura de las celdas Peltier se mantuvo en un
rango de aproximadamente 7.25 a 7.75 °C, valor significativamente inferior al punto de rocío
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calculado (≈17 °C). Esta diferencia térmica indica que el sistema fue capaz de generar las
condiciones necesarias para inducir la condensación del vapor de agua presente en el aire.
Asimismo, la temperatura ambiente se mantuvo relativamente estable, con valores cercanos a
30 °C, mientras que la humedad relativa osciló entre 45% y 47%. Estas condiciones,
combinadas con el enfriamiento generado por las celdas, favorecieron la formación continua
de gotas en la superficie de condensación.
La Figura 10 muestra el comportamiento térmico de las celdas Peltier, evidenciando una
operación estable durante todo el intervalo de prueba, lo que confirma la capacidad del sistema
para mantener condiciones adecuadas de condensación de manera sostenida.
Figura 9. Comportamiento de la temperatura de la celda Peltier, prueba 1.
Fuente: Elaboración propia.
Durante la primera prueba, se obtuvo una captación de agua de 15 mL en un periodo de una
hora, bajo condiciones de temperatura ambiente entre 28.91 °C y 30.28 °C y una humedad
relativa de 45 % a 47 %. A partir de estos valores, el sistema de control basado en Arduino
estimó un punto de rocío en el rango de 17.0 °C a 17.3 °C.
El sistema de enfriamiento logró reducir la temperatura de las celdas Peltier hasta
aproximadamente 7.25 °C, lo que representa una diferencia de cerca de 10 °C por debajo del
punto de rocío, condición suficiente para inducir la condensación del vapor de agua y generar
un goteo continuo dentro del sistema.
GRÁFICO DE TEMPERATURA CELDA PELTIER (°C) vs HORA
0:15:00 0:26:40 0:38:20 0:50:00 1:01:40 1:13:20 1:25:00
HORA
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
TEMPERATURA CELDA PELTIER (°C)
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Para la segunda prueba, realizada entre las 14:12 y 15:12 horas, se mantuvo el mismo esquema
experimental, registrando 720 mediciones con un intervalo de 4 segundos, almacenadas
automáticamente en una memoria microSD. Los resultados se resumen en la Tabla 5, mientras
que el comportamiento térmico del sistema se presenta en la Figura 11.
Tabla 5. Parámetros registrados durante la prueba 2.
INICIO
FINAL
Fecha
07/06/2024
07/06/2024
Hora
14:12:25
15:12:02
Temperatura celdas
Peltier (°C)
7.25
9.38
Temperatura 1,
parte superior (°C)
27.50
28.37
Temperatura 2,
parte inferior (°C)
28.44
29.44
Temperatura
ambiente (°C)
27.9
27.6
Humedad relativa
(%)
57
61
Temperatura
promedio (°C)
27.96
28.19
Temperatura punto
de rocío (°C)
18.6
19.99
Fuente: Elaboración propia.
En esta segunda prueba, la temperatura de las celdas Peltier osciló entre 7.25 °C y 9.38 °C,
mientras que el punto de rocío calculado se encontró en un rango de 18.6 °C a 19.99 °C, debido
a un incremento en la humedad relativa (57 % a 61 %).
Como se observa en la Figura 10, el sistema mantuvo un comportamiento térmico estable,
aunque con temperaturas ligeramente superiores en comparación con la prueba nocturna. No
obstante, la diferencia entre la temperatura de las celdas y el punto de rocío se mantuvo
suficiente para permitir la condensación del vapor de agua.
En comparación con la primera prueba, las condiciones de mayor humedad relativa
favorecieron un incremento en el punto de rocío, lo que puede contribuir a mejorar el proceso
de condensación. Sin embargo, el aumento en la temperatura de las celdas sugiere una mayor
carga térmica del sistema durante el periodo diurno, lo que podría afectar la eficiencia global
del prototipo.
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Figura 10. Comportamiento de la temperatura de la celda Peltier, prueba 2.
Fuente: Elaboración propia.
En esta prueba se obtuvo una captación de agua de 14 mL en un periodo de una hora, bajo
condiciones de temperatura ambiente entre 27.96 °C y 28.19 °C y una humedad relativa de 57
% a 61 %. A partir de estos valores, el sistema estimó un punto de rocío en el rango de 18.6 °C
a 19.99 °C.
El sistema de enfriamiento del prototipo logró reducir la temperatura hasta aproximadamente
7.25 °C, generando una diferencia térmica superior a 10 °C por debajo del punto de rocío,
condición suficiente para inducir la condensación del vapor de agua y mantener un proceso
continuo de goteo.
En la Figura 11 se observa la formación de microgotas sobre la superficie metálica del disipador
de aluminio, evidenciando el proceso de condensación generado durante la operación del
sistema. La disminución de temperatura en la cara fría del módulo termoeléctrico provoca que
el aire circundante alcance su punto de rocío, favoreciendo la acumulación de humedad en las
aletas del disipador.
Este comportamiento confirma el funcionamiento adecuado del sistema de enfriamiento y
respalda la viabilidad del prototipo para la captación de agua atmosférica bajo condiciones
controladas.
GRÁFICO DE TEMPERATURA CELDA PELTIER (°C) vs HORA
14:10:00 14:26:40 14:43:20 15:00:00 15:16:40 15:33:20
HORA
-4
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TEMPERATURA CELDA PELTIER (°C)
Prisma ODS Revista Científica Multidisciplinar
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Figura 11. Formación de microgotas de agua sobre la superficie del disipador de aluminio,
resultado del proceso de condensación inducido por el enfriamiento de las celdas Peltier.
Fuente: Elaboración propia.
CONCLUSIONES
El diseño y desarrollo del prototipo de captación de agua atmosférica basado en celdas Peltier
demostró la viabilidad de esta tecnología para la obtención de agua a partir del vapor presente
en el aire. Mediante el control de la temperatura y la adecuada selección de materiales, el
sistema fue capaz de alcanzar condiciones por debajo del punto de rocío, promoviendo la
condensación y la formación continua de gotas sobre los disipadores de aluminio.
Los resultados experimentales evidenciaron un desempeño estable del sistema en distintos
horarios. En condiciones nocturnas, con una humedad relativa de 45–47 %, se obtuvo una
producción de 15 mL/h, mientras que en condiciones diurnas, con una humedad de 57–61 %,
se registró una producción de 14 mL/h. Estos resultados confirman que el sistema opera de
manera consistente, aunque su rendimiento está influenciado por variables ambientales como
la temperatura y la humedad relativa.
Asimismo, el sistema de control basado en Arduino permitió regular el funcionamiento de las
celdas Peltier de forma automática, optimizando el proceso de condensación y evitando la
formación de hielo. La selección de materiales, particularmente el uso de acrílico como aislante
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térmico y aluminio como disipador, contribuyó significativamente al desempeño térmico del
prototipo, logrando un equilibrio adecuado entre eficiencia y costo.
No obstante, el sistema presenta limitaciones relacionadas con su eficiencia energética y
capacidad de producción, lo que sugiere la necesidad de optimizar el diseño térmico y el
consumo eléctrico para aplicaciones a mayor escala.
En este sentido, el prototipo desarrollado representa una alternativa prometedora para la
captación de agua atmosférica en zonas con estrés hídrico. Como trabajo futuro, se propone
mejorar la eficiencia del sistema, incorporar estrategias de control más avanzadas y evaluar su
escalabilidad bajo diferentes condiciones ambientales.
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Cómo citar este artículo (APA 7ª edición):
Gutiérrez Álvarez, Y. A. ., López Sesenes, R. ., Oubram, O. ., & Saldarriaga Noroña, H. A. .
(2026). Diseño de Prototipo para la Captación de Agua Atmosférica por Medio de Celdas
Peltier. Prisma ODS: Revista Multidisciplinaria Sobre Desarrollo Sostenible, 5(3), 433-
453. https://doi.org/10.65011/prismaods.v5.i3.300