Tecnologías innovadoras para generación de nanoburbujas
Haciendo nanoburbujas
Al hacer una burbuja usted pone un gas en el líquido, una burbuja es familia de una gotita que es un líquido en un gas. Otro miembro de la familia de burbujas y gotitas es una partícula que es un sólido en un gas o en un líquido. Es importante distinguir estos tres términos entre sí para definir las Burbujas. Hay algunos métodos para hacer burbujas, hidrodinámicamente, acústico, óptico y vía cavitación de la partícula. El método más rentable y el método más eficiente para hacer burbujas ultrafinas es el hidrodinámico. La hidrodinámica es una rama de la física que se ocupa del movimiento de los fluidos y de las fuerzas que actúan sobre cuerpos sólidos inmersos en fluidos y en movimiento con relación a ellos. Para decirlo simple crear una burbuja usted necesita un líquido móvil, agregar un gas y traer una fuerza en el gas y el líquido y las burbujas se crean. En la vida cotidiana cuando se abre una lata de cerveza o una botella de Coca Cola, por el cambio de presión (la fuerza) se crean las burbujas, esto es visible por el ojo y por el sonido.
1982 fue la primera vez que publicar un artículo sobre nano burbujas y hasta hace poco la existencia de nano burbujas fue profundamente debatido, el reciente bombo en la tecnología de la burbuja ultrafina o la tecnología nano burbuja es causada por dos factores, en primer lugar, ahora hay equipo en el mercado disponible que pueden medir tamaño y densidad de burbujas ultrafinas y ahora la mayoría de los científicos están de acuerdo en que existen nano-burbujas. En segundo lugar, la gran ventaja de los equipos de medición fue que los fabricantes de burbujas ultrafinas ahora son capaces de desarrollar y optimizar sus generadores de burbujas ultrafinas y desarrollan aplicaciones.
Básicamente, hay dos tipos de tecnologías de generación de nanoburbujas, primero hay tipos de circulación de agua y gas de generadores de nanoburbujas. En segundo lugar, existe un generador de nanoburbujas de presurización-descompresión de agua y gas, también conocido como tipo de disolución presurizada. La mayoría de las unidades se basan en uno u otro principio, o en una combinación de ambos.
Podemos distinguir los siguientes métodos de producción de burbujas finas, los primeros 3 métodos se describen con más detalle:
- Disolución a presión
- Flujo de rotación
- Mezclador estático
- Ultrasonido (vibración supersónica)
- Boquilla (expulsor)
- Oscilador
- Venturi
- Mezcla de vapor de condensación de contacto directo
Método de disolución a presión
Este método de generación de burbujas ultrafinas se basa en los principios de la Ley de Henry, que relaciona la concentración de un gas con la presión parcial. Esto significa que se puede disolver más gas en una solución a una presión más alta. El principio del generador de burbujas ultrafino es el siguiente: A través de un sistema venturi el líquido y el gas se mezcla, en el siguiente paso en la caja de mezcla el gas se funde en el agua a través de la presurización. En la última etapa, a través de una boquilla, se descarga el agua y el gas. Debido a la drástica caída de presión de la solución de gas líquido sobresaturado, el gas es expulsado como burbujas finas y burbujas ultrafinas en el líquido. La figura ilustra el proceso.
- El líquido se bombea a la unidad bajo presión.
- Al estrechar el tamaño de la tubería, aumenta la velocidad del flujo de líquido entrante, lo que convierte la mayor parte de la presión de la bomba en presión dinámica, lo que reduce la presión estática y el aire que se succiona a través de la presión negativa.
- Una vez que el líquido y el gas succionado se saturan con burbujas, el flujo de líquido/gas se envía a través de una tubería más ancha para reducir la velocidad del flujo, donde la presión dinámica se convierte nuevamente en presión estática y tiene lugar el proceso de disolución presurizada del gas.
- Una vez que el gas se disuelve por completo en el líquido, el líquido/gas se expulsa de inmediato utilizando la presión atmosférica, lo que hace que el líquido se sobresature y se liberen nanoburbujas ultrafinas masivas.
Flujo de rotación
El flujo de rotación también se conoce con frecuencia como Método de Remolino o Flujo en Espiral. Este generador de burbujas finas genera burbujas de acuerdo con el principio de Bernoulli. En la dinámica de fluidos, el principio de Bernoulli establece que un aumento en la velocidad de un fluido ocurre simultáneamente con una disminución en la presión o una disminución en la energía potencial del fluido. El principio se nombra después Daniel Bernoulli que lo publicó en su libro "Hydrodynamica" en 1738. Siglos más tarde los generadores finos de la burbuja se hacen basados en este principio. El primero producto basado en esta tecnología es el Tubo Vortex Ranque-Hilsch en 1933. Seguido 50 años más tarde por la llama de chorro de Swirling. A mediados de los noventa se inventaron las primeras, micro-burbujas en Japón.
El principio del generador de burbujas finas es el siguiente: el agua se coloca en un tanque cilíndrico desde la parte superior y se hace fluir en espiral hacia abajo. Desde la parte inferior central del cilindro, se aspira el gas. El agua giratoria se corta hacia la parte superior del cilindro, produciendo burbujas finas. Sin embargo, generalmente se reconoce en la industria de las burbujas ultrafinas que la concentración de burbujas del método de disolución presurizada es más alta que el flujo rotacional.
Mezclador estático
El mezclador estático tiene su origen en la mezcla de dos líquidos, la primera patente para un mezclador estático se presentó en 1965. En lugar de mezclar dos líquidos, también existe la posibilidad de mezclar un líquido y un gas. Esta tecnología se basa en el principio de crear un vórtice y llevar al vórtice un gas de manera muy eficaz. Debido al flujo turbulento, el gas romperá el vórtice y las colisiones entre el agua y el gas producen las nanoburbujas. Los beneficios de los mezcladores estáticos son que tienen un diseño relativamente simple y pueden tratar grandes volúmenes de agua a la vez con relativamente poca energía en comparación con muchos de los otros generadores de nanoburbujas anteriores. Por último, no son sensibles a las obstrucciones. La tecnología acniti Turbiti es una combinación del mezclador estático turbulento y la boquilla eyectora.
Boquilla eyectora
En el tipo de generador de nanoburbujas con boquilla eyectora, los canales de flujo de líquido en el generador cilíndrico están diseñados para contraerse y agrandarse gradualmente. El gas se introduce bajo presión negativa en el punto de presión más reducido y se reduce a una serie de nanoburbujas por cavitación. En este dispositivo, el flujo de agua es muy turbulento y el gas se reduce a nanoburbujas por cavitación. Las boquillas eyectores están muy relacionadas con los generadores de cavitación hidrodinámica, con este método la cavitación se genera por el flujo de líquido a través de una geometría simple en condiciones controladas. En este generador de nanoburbujas cuando la presión cae por debajo de la presión de vapor del líquido, el líquido parpadea y genera una serie de cavidades. Las cavidades colapsan cuando se recupera la presión. El colapso de las burbujas de cavitación inicia algunos efectos fisicoquímicos como ondas de choque, fuerzas cortantes y reacciones químicas. A veces, estos procesos generan radicales libres.
Rotación de martillo
El concepto de rotación de martillo es un concepto único en comparación con todas las otras técnicas de generación de nanoburbujas, ya que no utiliza una bomba para generar nanoburbujas. En su lugar, utiliza un motor con martillos montados en el eje. El motor gira a una velocidad de 3400 revoluciones por minuto en un tubo. El tubo se llena de agua por arriba y la inyección de gas también es por arriba. Los martillos en el eje disuelven el gas y lo trituran en nanoburbujas en la parte inferior de la unidad de donde salen las nanoburbujas. El concepto de rotación del martillo es la forma más respetuosa con la energía de generar nanoburbujas, ya que no mueve grandes cantidades de agua y no necesita una presión alta, sino que utiliza toda su energía para triturar el gas. La línea de generadores de nanoburbujas con rotación de martillo se llama generador de nanoburbujas microStar. Esta unidad es adecuada para gas ozono y para uso en entornos de agua de mar.