ES1304282U - Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática, caracterizado por que comprende un circuito cerrado de líquido, con una cámara superior (1) de cuyo fondo parte uno o más tubos bajantes (2), que se acodan para conectarse con uno o más tubos ascendentes (3) conectados a la cámara superior (1) por encima del fondo, disponiendo un inyector (4) de gas en cada tubo ascendente (3), y una o más turbinas (6) en cada tubo bajante (2) o codo.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente solicitud se refiere a un dispositivo de aprovechamiento de energía almacenada o generada por un compresor en forma de aire o gases a presión.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Se conoce en el estado de la técnica la existencia de bombas denominadas “airlift’, desarrolladas por Carl Loscher. Estas bombas introducen un gas en un fluido, produciendo la bajada de densidad y su ascenso por una tubería, arrastrado también por las burbujas. Este sistema posee algunas desventajas pero a cambio requiere muy poca energía para funcionar. Los ejemplos más comunes de uso de esta bomba son las plantas de tratamiento de aguas residuales, la extracción de hidrocarburos líquidos en la industria petrolera, la perforación de pozos y la extracción de minerales del océano así como en acuicultura donde se requiere mover grandes volúmenes de agua con un mínimo coste.
En las aplicaciones actuales la tubería de elevación descarga la mezcla líquido/gas a presión atmosférica, yendo su rango de presiones desde la atmosférica en la descarga hasta la hidrostática en el punto de inyección del gas.
Por otro lado, el aire comprimido es seguro, fácil de almacenar y transportar pudiendo usarse cuando convenga, su obtención y liberación no revisten problemas ambientales ni de polución ni accidentes por explosión debido a reacción química o llamas.
El solicitante no conoce ningún dispositivo similar a la invención.
BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un dispositivo de aprovechamiento de energía neumática según las reivindicaciones. Sus realizaciones mejoran y resuelven los problemas de la técnica.
En los airlift de ciclo abierto el compresor del gas sólo provee de sobrepresión, la necesaria para superar la presión hidrostática en el punto de inyección. Los requerimientos de uso del airlift necesitan liberar el líquido en otras partes como depósitos, estanques, balsas, etc., normalmente a presión atmosférica.
Para ello, el dispositivo de aprovechamiento de energía neumática comprende un circuito cerrado de líquido, con una cámara superior de cuyo fondo parte uno o más tubos bajantes que se acodan conectándose con uno o más tubos ascendentes. Los tubos ascendentes están a su vez conectados a la cámara superior por encima del fondo. Cada tubo ascendente dispone de un inyector de gas. El dispositivo posee una o más turbinas en cada tubo bajante o codo.
La presión del gas necesaria para superar la presión hidrostática en el punto de inyección está condicionada por la presión ejercida sobre la columna de líquido que, en ciclo abierto, es la atmosférica. Sin embargo, al trabajar en ciclo cerrado se puede ajustar la presión sobre la columna de líquido a conveniencia: si en la zona de descarga, en la cámara superior, la presión es inferior a la atmosférica, entonces la presión en el punto de inyección puede ser menor ya que la presión negativa se aplica en todo el líquido contenido en el circuito cerrado (leyes de Pascal).
Lo más importante es el gradiente de presión entre la cámara superior y el punto de la inyección, que condicionará la altura máxima de la columna de líquido, la eficiencia del compresor y el caudal de líquido recirculado por m3 de gas. Una diferencia de 100 mbar equivale, en el caso de agua, a 1 m en la columna de líquido. Un gradiente de 400 mbar equivaldría a una columna de 4 m de altura.
Por eso, es altamente ventajoso que la cámara superior posea un conducto de aspiración del gas.
En una realización, la cámara superior está conectada a uno o varios tubos bajantes comunicados en una cámara inferior de donde surgen los tubos ascendentes. Es decir, el codo se sustituye por una cámara inferior común a uno o varios tubos bajantes. En ese caso la turbina estará dispuesta en los tubos bajantes o en la conexión con la cámara inferior.
Preferiblemente el tubo ascendente es de sección creciente en altura.
El resto de la memoria describe otras realizaciones particulares.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para una mejor comprensión de la invención, se incluye un apartado de dibujos que contiene lo siguiente:
Figura 1: Esquema de un ejemplo de realización.
Figura 2: Vista de un segundo ejemplo de realización.
Figura 3: Detalle de los tubos ascendentes, la cámara superior y la cámara inferior en la realización de la figura 2.
Figura 4: Vista frontal de una de los módulos de la pieza mostrada en la figura 3.
MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
A continuación, se pasa a describir de manera breve un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta.
La realización mostrada en las figuras comprende un circuito cerrado formado por una cámara superior (1) de cuyo fondo parte un tubo bajante (2), que se acoda para conectarse con un tubo ascendente (3). El tubo ascendente (3) se introduce en la cámara superior (1), quedando su boca por encima del nivel del fondo. Es decir, la boca del tubo bajante (2) está en un nivel inferior a la boca del tubo ascendente (3). Más aún, en uso la boca del tubo ascendente (3) se pondrá por encima del nivel de líquido en la cámara superior (1) para evitar reflujos.
En un punto del tubo ascendente (3) se dispone un inyector (4) de gas desde una fuente de gas a presión. Normalmente será un depósito de gas comprimido, pero puede ser un compresor. Esto produce el funcionamiento de la bomba “airlift” en el tubo ascendente. Cuando la mezcla llega a la cámara superior (1) se produce la separación del gas y el líquido.
La cámara superior (1) está conectada a un conducto de aspiración (5) que retira el gas acumulado. Este conducto de aspiración (5) permite que la presión en la cámara
superior sea inferior a la atmosférica. En consecuencia, la presión hidrostática en la lámina superior de líquido es inferior a la atmosférica. El resto de presiones se puede calcular según el teorema de Bernouilli.
En un punto del circuito se dispone una turbina (6) para aprovechar el movimiento del líquido. La turbina (6) preferiblemente se dispone en el tubo bajante (2) o en el codo inferior, para que trabaje con el líquido sin gas.
El tubo ascendente (3) puede ser cilíndrico, prismático... pero preferiblemente tiene sección creciente en altura. Así, la boca superior es de mayor sección que la parte inferior.
Se ha de considerar que el dispositivo puede comprender cualquier número de tubos (2,3) formando un ciclo cerrado y llegando a una misma cámara superior (1). Los tubos bajantes (2) pueden conectarse a una cámara inferior (7) de donde surgen los tubos ascendentes (3) o directamente a un tubo ascendente (3). En la figura 2 se ha dispuesto un único tubo bajante (2) y varios tubos ascendentes (3) para reducir las pérdidas.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1- Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática, caracterizado por que comprende un circuito cerrado de líquido, con una cámara superior (1) de cuyo fondo parte uno o más tubos bajantes (2), que se acodan para conectarse con uno o más tubos ascendentes (3) conectados a la cámara superior (1) por encima del fondo, disponiendo un inyector (4) de gas en cada tubo ascendente (3), y una o más turbinas (6) en cada tubo bajante (2) o codo.2- Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática, según la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara superior (1) posee un conducto de aspiración (5) del gas.3- Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática, según la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara superior (1) está conectada a uno o varios tubos bajantes (2) comunicados en una cámara inferior de donde surgen los tubos ascendentes (3).4- Dispositivo de aprovechamiento de energía neumática, según la reivindicación 1, caracterizado por que el tubo ascendente (3) es de sección creciente en altura.
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