Bomba que utiliza la diferencia de densidad debido al aire inyectado en el líquido
Una bomba de elevación de aire, impulsada por aire comprimido, eleva el fluido arrastrando gas para reducir su densidad. 1. suministro de aire 2. suministro de líquido 3. puerto de entrada de aire 4. línea de suministro de aire 5. puerto de aire 6. salida de aire 7. entrada de fluido 8. tubo ascendente 9. mezcla de aire y líquido 10. salida de la bomba L: líquido, generalmente aguas residuales LL: nivel de líquido V: recipiente G: grava o sólidos.
Una bomba de elevación de aire es una bomba que tiene baja succión y descarga moderada de líquido y sólidos arrastrados. La bomba inyecta aire comprimido en la parte inferior de la tubería de descarga que está sumergida en el líquido. El aire comprimido se mezcla con el líquido haciendo que la mezcla de aire y agua sea menos densa que el resto del líquido que la rodea y, por lo tanto, se desplaza hacia arriba a través de la tubería de descarga por el líquido circundante de mayor densidad. Los sólidos pueden ser arrastrados en el flujo y, si son lo suficientemente pequeños como para pasar por la tubería, se descargarán con el resto del flujo a una profundidad menor o por encima de la superficie. Las bombas de elevación de aire se utilizan ampliamente en la acuicultura para bombear, hacer circular y airear el agua en sistemas cerrados de recirculación y estanques. Otras aplicaciones incluyen dragado , arqueología subacuática, operaciones de salvamento y recolección de especímenes científicos .
Principio
La única energía necesaria la proporciona el aire comprimido. [1] Este aire suele comprimirse mediante un compresor o un soplador . El aire se inyecta en la parte inferior de una tubería que transporta un líquido. Por flotabilidad el aire, que tiene una densidad menor que el líquido, sube rápidamente. Por presión del fluido , el líquido es tomado en la corriente de aire ascendente y se mueve en la misma dirección que el aire. El cálculo del caudal volumétrico del líquido es posible gracias a la física del flujo bifásico .
Usar
Las bombas de elevación por aire se utilizan a menudo en pozos profundos y sucios donde la arena desgastaría rápidamente las piezas mecánicas (el compresor está en la superficie y no se necesitan piezas mecánicas en el pozo). Sin embargo, los pozos de elevación por aire deben ser mucho más profundos que el nivel freático para permitir la inmersión. El aire generalmente se bombea al menos a la misma profundidad bajo el agua que el agua que se va a elevar (si el nivel freático está 50 pies por debajo, el aire debe bombearse a 100 pies de profundidad). También se utiliza a veces en parte del proceso en una planta de tratamiento de aguas residuales si se requiere una altura pequeña (normalmente alrededor de 1 pie).
En un acuario a veces se utiliza una bomba de aire para bombear agua a un filtro .
En una cafetera de percolador se utiliza el principio de elevación de aire para hacer circular el café.
Inventor
Se considera que la primera bomba de transporte aéreo fue inventada por el ingeniero alemán Carl Emanuel Löscher [de] en 1797.
Ventajas y desventajas
Ventajas
La bomba es muy fiable. Su principio, muy sencillo, es una clara ventaja. Solo se necesita aire con una presión superior a la del líquido.
El líquido no entra en contacto con ningún elemento mecánico, por lo que ni la bomba puede desgastarse (lo que es importante para los pozos de agua de arena ) ni el contenido de la tubería (lo que es importante para la investigación arqueológica en el mar).
Actúa como aireador de agua y en algunas configuraciones puede elevar el agua estancada del fondo a la superficie (de los tanques de agua).
Como no hay piezas de bomba restrictivas, se pueden bombear de forma fiable sólidos de hasta el 70 % del diámetro de la tubería.
Desventajas
Costo: si bien en algunos casos específicos el costo operativo puede ser manejable, la mayoría de las veces la cantidad de aire comprimido, y por ende la energía requerida, es alta en comparación con el caudal de líquido producido. [3] [4]
Las bombas de elevación de aire convencionales tienen un caudal muy limitado. La bomba está encendida o apagada. Es muy difícil obtener un amplio rango de control proporcional del caudal variando el volumen de aire comprimido. Esto es una desventaja importante en algunas partes de una pequeña planta de tratamiento de aguas residuales, como el aireador. [5]
La succión es limitada.
Este sistema de bombeo es adecuado únicamente si la altura de elevación es relativamente baja. Si se desea obtener una altura de elevación elevada, se debe optar por un sistema de bombeo convencional.
Debido a este principio, el aire (oxígeno) se disuelve en el líquido. En algunos casos, esto puede resultar problemático, como por ejemplo en una planta de tratamiento de aguas residuales, antes de un tanque anaeróbico.
Movimiento de líquido mediante inyección de aire comprimido para el cultivo de microorganismos en el biorreactor CiYOU de Biorea
Mejoras de diseño
Una bomba de géiser, una bomba de elevación de aire mejorada, impulsada por aire comprimido, eleva el fluido al forzar la subida de burbujas para desplazar el fluido. 50. suministro de aire 52. puerto de entrada de aire 58. suministro de líquido 60,62. líneas de suministro de aire 64. extremo superior del tanque de aire 86 66,82. puertos de aire 70. entrada de aire superior del codo en forma de U 74 76 salida de aire 84. entrada de fluido 65. tubo ascendente 88. líquido desplazado 90. salida de la bomba L: líquido, generalmente aguas residuales LL: nivel de líquido VVV: recipiente G: grava o sólidos
Una variante reciente (2007) llamada "bomba de géiser" puede bombear con mayor succión y menos aire. También bombea proporcionalmente al flujo de aire, lo que permite su uso en procesos que requieren caudales controlados variables. Se organiza para almacenar el aire y liberarlo en grandes burbujas que se sellan en el tubo de elevación, lo que hace que se eleven bultos de fluido. [6]
Bomba de transporte aéreo (izquierda) comparada con bomba de géiser (derecha)
^ «Dispositivos elevadores de agua». Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) . Consultado el 17 de abril de 2021 .
^ ab Cahoon, LB; Lindquist, DG; Clavijo, IE; Tronzo, CR (1992). "Muestreo de pequeños invertebrados en la interfaz sedimento-agua". En: Cahoon, LB. (Ed.) Actas del Duodécimo Simposio Anual de Buceo Científico de la Academia Estadounidense de Ciencias Subacuáticas "Buceo para la Ciencia 1992". Celebrado del 24 al 27 de septiembre de 1992 en la Universidad de Carolina del Norte en Wilmington, Wilmington, NC. Academia Estadounidense de Ciencias Subacuáticas . Archivado desde el original el 5 de julio de 2013. Consultado el 5 de abril de 2013 .{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
^ "Cálculo de la cantidad de aire" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2006-10-22.(1,86 MB)
^ Cálculo básico del puente aéreo Archivado el 7 de julio de 2011 en Wayback Machine.
^ La nueva tecnología de bombas puede mejorar los caudales pequeños, WVU NCSFC Clearinghouse Archivado el 2 de diciembre de 2010 en Wayback Machine. Consultado el 21 de marzo de 2011.
^ Número de solicitud de patente: 11/654,448, 17 de enero de 2007, Inventor: Masao Kondo
Fuentes
"Cálculo del transporte aéreo por Sanitaire (documento pdf)" (PDF) . sanitaire.com . 2012-01-05. Archivado desde el original el 2012-01-05 . Consultado el 2022-06-25 .{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
Se recuperó airlift_basic_calculation.xls a través de Waybackmachine. Reflejado en filedropper dot com /airliftbasiccalculation.
