Simulación fluidodinámica de una bomba Airlift

Abstract

Las bombas Airlift o ALS son dispositivos simples que funcionan en base a aire comprimido o gas y por flotabilidad levantan el líquido que se requiere bombear. Existen muchos experimentos analíticos y de laboratorio, se analizaron el proceder de este tipo de bomba expuesto a diversas condiciones. Se demostró que existen 4 tipos de flujos que pueden existir en las ALS, que son los flujos burbujeantes, slug, churn o de transición y anular. Por otra parte, en trabajos prácticos se visualizó que el rendimiento de la bomba airlift depende de varios factores como la distribución adecuada de los orificios en la chaqueta de aire, la relación de inmersión, distribución y cantidad de orificios en la chaqueta de inyección de aire. El presente trabajo tiene como finalidad realizar una simulación computacional en ANSYS FLUENT que permita observar diferentes flujos de una bomba airlift. Con el objetivo de analizar el comportamiento de los flujos, comparar los resultados entre los distintos flujos y realizar una comparación con resultados experimentales. En una primera etapa se desarrollan pruebas de mallado con flujos de aire para un régimen slug, con un modelo acortado para seleccionar el tipo de malla a utilizar en las simulaciones para los distintos flujos. En particular se evaluaron los CRN promedio, las presiones a 50 mm de la entrada de agua y los flujos másicos de agua en la salida. Estableciendo una de las mallas más finas para el modelo burbujeante e slug, y por otro lado la más gruesa para el modelo churn. En los resultados se pudieron observar distintos flujos de las bombas airlift como se esperaba. Por otra parte se verifico que el modelo slug es el que posee una mayor eficiencia del 13, 6% en comparación con los otros dos modelos, donde el flujo churn solo obtuvo una eficiencia del 12, 6% y el flujo burbujeante una eficiencia nula, ya que no bombeo agua como se estimaba.