Sistema de bombeo.

La presente invención se refiere a los sistemas de bombeo o de transferencia de fluido y de producción de energía de forma continua y autónoma.

Se compone de sistemas termodinámicos cerrados dispuestos en serie. La invención se basa en el descubrimiento de los principios de la depresión y compresión en serie autónomos. Es la descompresión de un gas la que proporciona la acción necesaria para el bombeo o la transferencia de líquido de un compartimiento a otro.

EL ESTADO DE LA TÉCNICA

Los diferentes sistemas de bombeo artificiales que existen hoy en día presentan todos un punto común en que les hace falta una fuente de energía por ejemplo mecánica, eléctrica, solar, eólica o hidrodinámica -constante para poder transferir un líquido de un punto a otro. Existen bombas eléctricas (sumergibles o axiales con el motor eléctrico en la superficie) que como el nombre lo indica, necesitan energía eléctrica para poder bombear un líquido de un punto a otro. Existen igualmente bombas de émbolos con motricidades humanas utilizadas para el equipamiento de perforaciones de agua. Estas bombas necesitan continuamente la motricidad humana para funcionar. Existen igualmente bombas del tipo Glockeman que funcionan también de modo continuo pero necesitan una caída o fuente natural para que sean capaces de funcionar de forma autónoma.

LOS PROBLEMAS DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

El estado de la técnica en materia de bombas presenta numerosos problemas. Por ejemplo los diferentes sistemas de bombeo conocidos necesitan un aporte de energía externo constante pues tienen necesidad de realizar un movimiento mecánico para proporcionar la energía hidráulica necesaria para el desplazamiento de los líquidos. También reqUieren alimentaciones de energía que no se encuentran siempre disponibles en la proximidad del emplazamiento donde debe montarse una bomba.

Otro problema reside en el hecho de que las bombas están sujetas a desgastes mecánicos de componentes que hacen que cuanto más se utilicen más disminuya su tiempo de funcionamiento. Particularmente tal es el caso de las bombas manuales que equipan casi la totalidad de las perforaciones de los poblados en el tercer mundo y que tienen una duración limitada debido a su desgaste bastante rápido.

Otro problema reside en el hecho de que la que proporcIOna más rendimiento de estas bombas difícilmente alcanza la profundidad de 100 m, lo cual las hace impracticables en algunas zonas de terrenos duros donde la capa de agua se encuentra más allá de los 100 m. Se recurre entonces al sistema de bombas sumergidas que utilizan paneles solares o también grupos electrógenos. Otro problema reside en el hecho de que el caudal máximo de bombeo de estas bombas manuales disminuye fuertemente con la profundidad. La mayor parte de estas bombas tienen un caudal horario medio de 750 litros haciendo difícil el acceso al agua potable en los poblados. Esto produce largas colas de espera. También estos sistemas de bombeo no son fáciles de aplicar en la mayoría de los países en vías de desarrollo sobre todo cuando se trata del riego o de la distribución eficaz de agua potable.

LA INVENCIÓN

La presente invención, definida por las reivindicaciones adjuntas, trata de resolver al menos uno de los problemas anteriormente mencionado y se refiere a una bomba y a un método de bombeo.

La invención resuelve los problemas anteriormente mencionados, particularmente del aporte de energía externa utilizando depresiones o descompresiones sucesivas, denominadas en lo que sigue « depresiones en serie autónomas », que permiten bombear de forma teóricamente autónoma-Y por consiguiente con un nivel de consumo de energía reducido -y continua cualquier líquido en contacto con el sistema. En la práctica, este bombeo se realiza por consiguiente con un aporte muy limitado de energía,

particularmente en el arranque.

De hecho el sistema no comprende ninguna bomba sumergida o un émbolo mecánico y requiere un aporte de energía externa muy limitado para poder funcionar continuamente, siendo este aporte requerido principalmente para el cebado de la bomba.

Además, el desgaste de una bomba conforme a la invención es muy limitado ya que prácticamente ninguna pieza se encuentra en movimiento dentro de la bomba.

Además, una bomba conforme a la invención puede ser utilizada para bombear líquidos, particularmente agua, situados a profundidades superiores a los 100 m.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Lámina 1/10:

Esta lámina incluye las figuras 1 y 2. La figura 1 es un sistema termodinámico con dos compartimientos A y B en los cuales existen gases con presiones diferentes. Los dos compartimientos están separados por un tapón fijo [101] de peso despreciable sujeto con la ayuda de pasadores [100]. La figura 2 es el mismo sistema al cual se han retirado los pasadores. El gas del compartimiento 2 se descomprime proporcionando una acción capaz de desplazar el tapón. En equilibrio la presión en los dos compartimientos es igual.

Lámina 2110

Las figuras 3 y 4 representan un sistema tal como se ha descrito en las figuras 1 y 2 salvo que los dos compartimientos se comunican por un tubo [106] provisto de una válvula que permite aislarlos o ponerlos en comunicación.

Aquí el tapón es sustituido por un líquido que puede subir por el tubo [106]

según se ponga o no el gas del compartimiento B en expansión.

Lámina 3110

La figura 5 representa la bomba de depresión o compresión en sene constituida por un apilamiento en serie de dispositivos como se ha descrito en la lámina 2/1 O. La figura 6 muestra otra manera de disponer los tubos permitiendo poner en comunicación los compartimientos termodinámicos.

Lámina 4110

La figura 7 muestra una columna motriz necesaria para la creación de la depresión que permite activar la depresión en serie.

Lámina 5110

La figura 8 muestra la columna motriz y la bomba de depresión en sene montadas juntas.

Lámina 6110

La figura 9 muestra la configuración que permite bombear un fluido cualquiera en un pozo.

Lámina 7110

La figura 10 describe un sistema que permite producir energía eléctrica de una forma teóricamente autónoma y, en la práctica, autónoma durante un tiempo significativo. Comprende un depósito, la bomba autónoma, una turbina, un alternador y un tubo colector.

Lámina 8110

La figura 12 muestra una configuración horizontal para el transporte de líquido en superficie.

Lámina 9110

La figura 11 describe una estación de producción de energía eléctrica teóricamente autónoma, y en la práctica autónoma durante un tiempo significativo, con una combinación de varias bombas autónomas puestas en paralelo.

Lámina 10110

La figura 13 muestra la bomba que utiliza la compresión en serie autónoma.

DESCRIPCION DE LA INVENCION: Las depresiones en serie autónomas El principio de la depresión en serie está basado en el hecho de que un gas contenido en un sistema cerrado no aislado puede recibir acción del medio exterior o proporcionar la misma al medio exterior. Un sistema termodinámico cerrado no aislado es un sistema que no intercambia materia con el medio exterior pero puede intercambiar toda clase de energía con el medio exterior (por ejemplo el calor, fuerza mecánica, desplazamiento, etc...) .

La presente invención explota por consiguiente la situación donde es el sistema cerrado el que proporciona la acción al medio exterior. Aquí es cuestión principalmente de fluidos compresibles. Tomemos el caso de un fluido compresible, por ejemplo el aire, contenido en un tubo aislado del medio exterior por un tapón de peso despreciable y que puede deslizarse sin fricción por la pared del tubo. Si se lleva la presión del medio exterior por debajo de la presión que reina en el interior del sistema, el tapón se desplazará bajo el efecto de la expansión del fluido compresible que se encuentra en el interior del sistema. Se dice que el sistema proporciona acción.

La figura 1 representa dos recintos separados por un tapón impermeable de peso despreciable. El tapón está sujeto por dos pasadores [100] para mantener el tapón en su sitio contra las presiones diferenciales. O sea si VI y PI son respectivamente el volumen y la presión en el compartimiento B y Pex la presión en el compartimiento A obtendremos Pex«Pl. Cuando se quitan los dos pasadores [100], el tapón [101] es empujado hacia lo alto debido a la expansión del gas como se ha mostrado en la figura 2. Esto es el resultado de la acción del gas contenido en el recinto [B].

La acción realizada por el sistema se traduce por un aumento de volumen [103]10 cual corresponde a la ecuación:

w =-PextlV

(Ecuación 1) siendo Pex la presión que rema en el medio exterior y dV la variación del volumen [103].

Retomemos el mismo ensayo pero en lugar de disponer de un tapón que pueda deslizarse sin fricción baj o el efecto de la expansión o la descompresión del gas, lo sustituimos por un tapón [104] completamente fijado por soldadura o pegado a la pared del tubo. Este tapón no puede por...

1. Sistema de bombeo, caracterizado por incluir una bomba provista de un sistema que comprende un gas encerrado puesto en contacto con un líquido interno, pudiendo el indicado gas encerrado ser puesto en depresión o en sobrepresión con relación a la presión de un medio exterior al indicado sistema mediante variaciones de nivel de dicho líquido, caracterizada porque: La mencionada bomba comprende, una pluralidad de sistemas cuyos medios líquidos respectivos están conectados de forma continua de tal forma que la compresión o la depresión del gas encerrado en un sistema produzca variaciones sucesivas de los niveles de líquido en los sistemas, como consecuencia de puestas en sobrepresión o en depresión sucesivas de los gases comprendidos en cada uno de estos sistemas, con el fin de permitir un bombeo de un líquido externo en contacto con el líquido interno de uno de los indicados sistemas.

2. Sistema de bombeo, según la reivindicación anterior, caracterizado porque consiste en disponer los sistemas de forma secuencial apilando verticalmente estos sistemas los unos sobre los otros.

3. Sistema de bombeo, según anteriores reivindicaciones, caracterizado porque una depresión se mantiene en al menos uno de los módulos por la utilización de una bomba de vacío o de una columna de agua motriz.

4. Sistema de bombeo, según la reivindicación anterior, caracterizado porque la depresión se crea por un dispositivo que comprende una columna que contiene agua y cerrada por una válvula que, una vez abierta, produce la depresión.

5. Sistema de bombeo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la bomba presenta una inmersión parcial en el líquido

exterior para proporcionar la presión necesaria para la activación de la circulación en serie autónoma.

6. Sistema de bombeo, que comprende un dispositivo de producción de

electricidad, caracterizado por incluir una bomba conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, y una turbina destinada para ser puesta en movimiento por el líquido bombeado por la indicada bomba.

7. Sistema de bombeo, caracterizado porque el dispositivo de producción según la reivindicación anterior, se caracteriza porque comprende los equipos siguientes: un depósito que contiene agua, una o varias bombas conformes a una de las reivindicaciones 1 a 5, una columna motriz y un tubo colector y una turbina.

8. Sistema de bombeo, caracterizado por la utilización de una bomba conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, para al menos una de las aplicaciones siguientes: transportar fluidos a grandes distancias, suministrar una población con agua potable a partir de una perforación o de un pozo o por un transporte en superficie, construir y crear obras de arte o de ornamentación, generar energía utilizada para el desplazamiento de ingenios por tierra, mar o aire.

o o

..

..

o ~

+

ro o ....

i