ES2433245T3 - Aparato y método para introducir un gas dentro de un líquido - Google Patents

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Abstract

Aparato para introducir gas dentro de un líquido que comprende: un conducto (20), una formación de dirección de fluido (10) dispuesta dentro de dicho conducto (20) que define en medio unapluralidad de canales discretos dentro de dicho conducto (20), estando dichos canales aislados unos de otros en unadirección perpendicular a una dirección de flujo de fluido a través de dichos canales, proporcionando cada canal unestrechamiento de aceleración de flujo a dicho flujo de fluido de manera que se hace que el fluido que fluye por cadauno de dichos canales se acelere a medida que fluye a través de dichos estrechamientos de aceleración de flujo;en el que al menos algunos de dichos canales comprenden orificios dentro de dichos estrechamientos deaceleración de flujo, estando dichos orificios en comunicación fluida con una fuente de gas, de manera que dichogas es extraído a través de dichos orificios para ser arrastrado en dicho flujo de fluido en virtud de una presiónreducida en dichos canales causada por dicho flujo de fluido; comprendiendo dicha formación de dirección de fluidouna estructura central que sostiene una pluralidad de álabes, definiendo dicha pluralidad de álabes dichos canales;caracterizado porque dicha pluralidad de álabes están dispuestos en ángulo con respecto a una dirección de flujo detal manera que se introduce una componente rotacional mediante dichos álabes en dicho fluido que fluye pasandopor ellos.

Description

Aparato y método para introducir un gas dentro de un líquido
5 Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de flujos de fluido polifásico y, en particular, a introducir gas dentro de un líquido fluyente.
Antecedentes de la invención
Inyectar gases dentro de un líquido es deseable en muchos campos. La capacidad de inyectar grandes cantidades de gas dentro de masas sustanciales de líquido varía dependiendo de varios factores, tales como la turbulencia, el tamaño del orificio, etc. La mezcla del gas dentro del líquido y la transferencia de masa entre ellos también son
15 cuestiones que varían dependiendo de las condiciones.
Ejemplos de campos en los que es deseable la introducción de un gas dentro de un líquido son la fermentación, el tratamiento industrial y de aguas residuales, el tratamiento de agua limpia y la generación de energía.
Con respecto al tratamiento de agua, es necesaria una cierta concentración de oxígeno disuelto (OD) en cualquier masa de agua para garantizar la aparición de procesos de autodepuración. Si la necesidad de oxígeno no puede suministrarse de manera natural, entonces los procesos de depuración cesan y el agua se vuelve séptica. Existen técnicas de ingeniería para evitar que ocurra esta condición extrema. La aireación asistida mantiene los niveles de OD y acelera los procesos de depuración. Una ventaja añadida de la aireación asistida puede ser la eliminación de
25 compuestos orgánicos volátiles que son responsables en última instancia de los sabores y olores.
Hay varios diseños diferentes de aireadores. Se clasifican en dos tipos generales: dispositivos agitadores mecánicos superficiales (que son más adecuados para tanques poco profundos ya que arrastran el aire en la superficie del agua por agitación violenta) y unidades de aire dispersado. En éstas, el aire es introducido en el tanque de aireación bajo la forma de burbujas. Las principales cuestiones de diseño asociadas a todos los sistemas de aire dispersado son que tienen que generar burbujas finas para asegurar una gran área interfacial y, por lo tanto, una transferencia de oxígeno mejorada del gas al líquido. Al mismo tiempo, los problemas prácticos y las grandes necesidades de energía que conllevan tienen que minimizarse o, al menos, reducirse. Las comparaciones entre los diversos tipos y las ventajas relativas se presentan en un formulario normalizado como la Eficiencia de Transferencia de Oxígeno
35 Estándar (SOTE) que representa la fracción de oxígeno puesto en contacto con el agua que realmente se disuelve dentro del agua en condiciones estándar de temperatura y presión, la Tasa de Transferencia de Oxígeno Estándar (SOTR) que representa la tasa de transferencia de oxígeno observada a temperatura y presión estándar cuando el nivel OD en el agua es inicialmente cero, y la Eficiencia de Aireación Estándar (SAE) que representa la energía consumida al disolver una cantidad especificada de oxígeno.
Los difusores que pertenecen a la familia de los sistemas de aire dispersado son los aireadores más comúnmente usados. Se inyectan burbujas de aire finas en el fondo de un tanque de aireación a través de placas cerámicas porosas o membranas perforadas. Estos difusores están basados en un proceso intensivo energéticamente (la compresión de gas) pero proporcionan un alto rendimiento en cuanto a transferencia de oxígeno (SAE de
45 aproximadamente 3,6 - 3,7 kg/kWh).
Otra categoría de sistemas de aire dispersado es la de los dispositivos basados en el efecto Venturi. Su teoría de funcionamiento está basada en el principio de Bernoulli. La fase de agua fluye a través de una sección convergente antes de ser acelerada en la garganta (o constricción), creando así presiones reducidas y permitiendo que una corriente de aire continua sea arrastrada dentro del sistema de agua por una diferencia de presión. La mezcla aire+agua penetra en la sección divergente y comienza la transferencia de oxígeno de la fase gaseosa a la líquida. Estos dispositivos son menos caros en cuanto a consumo de energía que los difusores, pero adolecen de un rendimiento inferior en cuanto a transferencia de oxígeno del aire al líquido (SAE de aproximadamente 0,9 - 2,3 kg/kWh).
55 El rendimiento de aireación de un dispositivo dado depende no sólo del suministro de oxígeno (es decir, en forma de burbujas finas) en el líquido de tratamiento, sino también de la distribución cuidadosa y uniforme del gas dentro de la zona de difusión. Hay claras ventajas en el uso de una geometría cilíndrica sencilla, como en los aireadores basados en el efecto Venturi, en cuanto a la reducción de pérdidas de energía. Sin embargo, este argumento se vuelve menos claro cuando se introducen grandes volúmenes de aire a lo largo de la pared tubular. En este caso, una dificultad principal con tales dispositivos es la tendencia de las burbujas de aire a acumularse en la capa límite en las paredes de la tubería. Este fenómeno puede ser responsable de crear inestabilidades en la sección divergente que tienen como resultado separación, estancamiento y elevadas pérdidas de energía.
65 La introducción de un gas dentro de un líquido también se conoce en el campo de la generación de energía. El documento WO 03/081029, por ejemplo, desvela un fluido de transmisión gaseosa que se usa para impulsar una turbina y obtiene su energía cinética de ser aspirado dentro de un tubo Venturi por el que fluye líquido. Un problema con tal dispositivo es que requiere elevadas presiones de succión para efectuar la distribución del gas directamente dentro del tubo Venturi y para generar un diferencial de presión que sea suficientemente grande para el funcionamiento satisfactorio de la turbina. Tales presiones elevadas son difíciles de lograr con un tubo Venturi y este
5 documento se ocupa del problema proporcionando una disposición de dirección de fluido antes del tubo Venturi para impartir cantidad de movimiento angular al flujo de líquido primario a medida que entra en el tubo Venturi. Esto proporciona una presión reducida que ayuda a arrastrar el gas de impulsión. Sin embargo, ello tiene el inconveniente de infraestructura adicional en el recorrido del flujo de líquido.
En general, cuando se inyecta un gas dentro de un líquido hay una propensión a que se congreguen burbujas sobre las superficies superiores y se fusionen unas con otras. Estos sucesos inhiben la buena mezcla y la transferencia de masa entre las dos fases. También pueden tener como resultado acumulación drástica de aire en el dispositivo, que conduce a saturación y el fenómeno de estancamiento, inhibiendo así la inyección de gas adicional dentro del flujo de líquido. Pueden formarse zonas de recirculación en el flujo de líquido que generan pérdidas de energía
15 sustanciales. Estos son desafíos típicos de los que es necesario ocuparse en este campo.
Sería deseable poder introducir gas eficientemente dentro de un líquido en cantidades relativamente grandes en tanto que evitando los problemas del estancamiento del dispositivo debido a coalescencia de burbujas y mayor resistencia al flujo causada por grandes zonas de separación de flujo. También sería deseable lograr una mezcla bien distribuida de líquido-burbujas de gas dentro del dispositivo, en tanto que manteniendo bajo el consumo de energía.
El documento DE-A-4135878 desvela un aparato según el preámbulo de la reivindicación 1.
25 Sumario de la invención
Vista desde un primer aspecto, la presente invención proporciona un aparato para introducir gas dentro de un líquido de acuerdo con las características de la reivindicación 1.
La presente invención reconoce los problemas asociados con la introducción de gas dentro de un líquido, tales como la coalescencia de las burbujas que tiene como resultado una mayor resistencia al flujo y, posiblemente, el estancamiento del dispositivo. Reconoce que este problema puede ser particularmente agudo cuando se introduce un gran volumen de gas y cuando se introduce en un estrechamiento de aceleración de flujo. Se ocupa de este problema segmentando el flujo de manera que se proporciona una pluralidad de canales discretos que están
35 aislados unos de otros en una dirección perpendicular a la dirección general de flujo de fluido a través del conducto. De este modo, el gas es introducido dentro del líquido en canales discretos, lo cual es una manera simple pero efectiva de ayudar a evitar que las burbujas se fusionen, ya que las porciones del flujo están físicamente aisladas unas de otras. Cuando las porciones del flujo se unen posteriormente, las burbujas se distribuyen a través del flujo, lo cual reduce el riesgo de que se fusionen.
Cabe destacar que en lo anterior, donde se usa el término flujo de fluido, este puede ser el flujo de líquido justo antes de, y durante la introducción del gas y también puede ser el flujo bifásico después de la introducción del gas, donde el gas es arrastrado en el líquido.
45 En algunas realizaciones, dicha pluralidad de canales están dispuestos para segmentar el flujo alrededor de un punto central de dicho conducto.
Aunque los canales pueden estar dispuestos de varias maneras diferentes siempre que segmenten el flujo y aseguren así que las burbujas son introducidas dentro de diferentes porciones separadas físicamente, puede ser ventajoso segmentar el flujo alrededor de un punto central ya que tal disposición segmenta el flujo en tanto que, generalmente, sin proporcionar un incremento demasiado grande en la resistencia al flujo.
En algunas realizaciones, dicha pluralidad de canales tienen cada uno una forma de un sector de dicho conducto.
55 Una manera particularmente ventajosa de dividir el flujo es segmentarlo de manera que el conducto esté separado en sectores. Esta es una manera de segmentar el flujo en porciones con configuraciones de flujo bastante iguales, de este modo cada canal puede absorber cantidades similares de gas garantizado una buena distribución del gas dentro del flujo.
En algunas realizaciones, dicho conducto comprende un estrechamiento de aceleración de flujo, estando dispuesta dicha formación de dirección de fluido dentro de dicho estrechamiento de aceleración de flujo.
En algunas realizaciones, la formación de dirección de fluido puede formar ella misma el estrechamiento de aceleración de flujo mientras que en otras puede estar dispuesta en un estrechamiento de aceleración de flujo. La 65 última disposición proporciona un incremento de aceleración del flujo y, por lo tanto, una mayor reducción de presión. Aunque introducir gas dentro de un estrechamiento de aceleración de flujo proporciona un incremento de
potencia de aspiración, tiene la desventaja de que el flujo ya está estrechado y, como tal, hay más probabilidad de que las burbujas se fusionen. Sin embargo, los canales individuales ayudan a asegurar que las burbujas sean introducidas dentro de diferentes partes del flujo y de este modo ayudan a paliar este problema.
5 En algunas realizaciones, al menos alguno de dichos orificios son orificios de conducto formados en una superficie exterior de dicho conducto en posiciones que corresponden a al menos alguno de dichos canales.
Aunque los orificios pueden formarse en varios lugares, puede ser ventajoso formarlos en la superficie exterior del conducto ya que esto es sencillo de diseñar, siendo el gas fácil de suministrar a tal formación.
En algunas realizaciones, dichos orificios de conducto están dispuestos de manera que los orificios adyacentes a lo largo de una longitud de dicho conducto están en diferentes posiciones circunferenciales en dicho conducto.
Para los orificios que están dispuestos en la superficie exterior del conducto puede ser ventajoso disponerlos de
15 manera que estén situados en diferentes posiciones circunferenciales. Esto ayuda a la mezcla del gas dentro del líquido y reduce la coalescencia de burbujas ya que los orificios están situados a una distancia unos de otros y ello también evita que el gas arrastrado dentro del conducto a través de estos orificios sea introducido directamente aguas arriba de un orificio vecino en una misma posición circunferencial.
En algunas realizaciones, dichos orificios de conducto están dispuestos a lo largo de al menos un recorrido sustancialmente helicoidal.
Un recorrido helicoidal es una disposición particularmente ventajosa ya que esta forma puede introducir una componente rotacional en el flujo y también mantiene los orificios esparcidos por la circunferencia del conducto.
25 En algunas realizaciones, al menos algunos de dichos orificios de conducto comprenden elementos de protección para proteger dichos orificios de dicho flujo, estando dispuestos dichos elementos protección en un lado de aguas arriba de dichos orificios y estando en un ángulo de menos de 45º con respecto a una dirección de flujo.
El uso de elementos protectores dispuestos en un ángulo ayuda a desviar el flujo lejos del orificio y permite que la corriente de gas surja con mayor cantidad de movimiento y se alinee con la dirección de flujo. También permite que se generen menores burbujas. Estos efectos reducen las pérdidas de energía y, de este modo, incrementa la cantidad de gas que puede entrar en el flujo.
35 En algunas realizaciones, dicha formación de dirección de flujo es hueca y está en comunicación fluida con dicha fuente de gas, estando dispuestos al menos algunos de dichos orificios en dicha formación de dirección de fluido en una posición que corresponde a dichos canales.
Alternativamente, o incluso además, la formación de dirección de flujo puede ser hueca y estar en comunicación fluida con la fuente de gas estando los orificios dispuestos en la formación de dirección de fluido. La provisión de la formación de dirección de fluido dentro del flujo proporciona posibles sitios adicionales para orificios para introducir gas dentro del flujo. Además, introducir gas desde la formación de dirección de fluido significa que el gas es introducido hacia el medio del flujo e impide, o al menos reduce la posibilidad de que se acumulen burbujas en el borde del conducto donde el flujo a menudo es más lento.
45 Dicha formación de dirección de fluido comprende una estructura central que sostiene una pluralidad de álabes, definiendo dicha pluralidad de álabes dichos canales.
Aunque la formación de dirección de fluido puede tener varias formas, una forma eficaz es una estructura central que sostiene una pluralidad de álabes, definiendo los álabes los canales. Tal forma puede ser aerodinámica y, de este modo, producir poca resistencia al flujo incrementando la eficiencia global de los dispositivos.
En algunas realizaciones, dicha formación de dirección de fluido comprende una estructura central con una pluralidad de álabes, definiendo dicha pluralidad de álabes dichos canales, en los que dicha pluralidad de orificios
55 están dispuestos en dichos álabes en una zona de presión reducida.
Un lugar ventajoso para colocar los orificios es en los álabes en una zona de presión reducida ya que esto fomenta que el gas sea aspirado dentro del flujo de fluido y, de este modo, ayuda a aumentar la cantidad de gas que puede ser introducido.
En algunas realizaciones, al menos algunos de dichos orificios de la formación de dirección de fluido están situados en una zona de un vértice de una depresión en forma de cuña en dichos álabes.
Proporcionar los orificios hacia un vértice de una depresión en forma de cuña en los álabes permite que el gas se
65 extienda en una amplia lámina que es barrida a lo largo de la cara del álabe, ofreciendo una gran área superficial desde la cual pueden generarse burbujas.
En algunas realizaciones, dicha pluralidad de álabes están dispuestos en un ángulo con respecto a la dirección de flujo de manera que se introduce una componente rotacional mediante dichos álabes en dicho fluido que fluye entre ellos.
5 Los álabes están dispuestos en un ángulo con respecto a la dirección de flujo de manera que es introducida una componente rotacional mediante los álabes. Esto ayuda a producir un movimiento en remolino que ayuda a mezclar el gas y el líquido y también tiende a enviar el gas hacia el centro del flujo impidiendo que se adhiera al borde y restringiendo el flujo. Si el flujo está orientado horizontalmente, la aceleración rotacional también actúa para contrarrestar los efectos de la gravedad suprimiendo la ascensión de burbujas debido a flotabilidad. Esto puede aumentar la transferencia de masa debido a la existencia prolongada de un flujo burbujeante. La turbulencia en la zona aguas abajo del dispositivo también puede reducirse, conduciendo a demandas de energía reducidas.
En algunas realizaciones, dicha pluralidad de álabes están montados rotacionalmente en dicha estructura central.
15 Aunque hay ventajas en tener álabes que no se mueven, ya que las estructuras móviles subacuáticas pueden requerir mantenimiento, puede ser ventajoso montar los álabes rotatoriamente en la estructura central de manera que ellos mismos puedan proporcionar un movimiento en remolino al líquido que ayude a mezclar el flujo y además reducir la probabilidad de que las burbujas se fusionen.
En algunas realizaciones, dicha formación de dirección de fluido tiene una forma de superficie aerodinámica con superficies redondeadas en una posición de aguas arriba que conduce a superficies de sección decreciente.
Puede ser ventajoso si la formación de dirección de fluido tiene una forma de superficie aerodinámica ya que esto 25 reduce la resistencia al flujo que esta formación proporciona.
En algunas realizaciones, dicha pluralidad de álabes tienen superficies interiores planas.
Los álabes con superficies interiores planas son eficaces para proporcionar canales con baja resistencia al flujo.
En algunas realizaciones, dicha estructura central tiene una longitud entre 3 y 6 veces un diámetro de dicho conducto y dichos álabes tienen una longitud entre una y 3 veces dicho diámetro.
La longitud de los álabes y la estructura central afectan al flujo y la coalescencia de burbujas. Una estructura larga
35 separa el flujo más tiempo y disminuye la turbulencia, también aumenta la extensión del flujo que experimenta fuerte deformación, lo cual es beneficioso para la desintegración de burbujas. Sin embargo, hay un incremento de resistencia a fluir en la zona estrechada. Una longitud ventajosa para la estructura central y los álabes que proporciona un buen equilibrio de estos efectos es una donde la estructura central tiene una longitud entre 3 y 6 veces un diámetro del conducto en el que está situada, mientras que los álabes tienen una longitud entre 1 y 3 veces.
En algunas realizaciones, dichos orificios están formados en una tira montada en una superficie de dichos canales.
Aunque los orificios pueden estar formados de varias maneras, pueden estar formados en una tira montada en una 45 superficie de los canales ya que esta es una manera conveniente de formar los orificios.
En algunas realizaciones esta tira es una membrana permeable flexible que proporciona una manera eficaz de introducir muchas burbujas de gas dentro del flujo. Las membranas permeables flexibles son muy adecuadas para introducir burbujas de gas dentro de un líquido ya que tienen muchos orificios pequeños. Sin embargo, hay un prejuicio técnico contra el uso de estas membranas permeables flexibles en sistemas de flujo de fluido ya que son bastante frágiles y cuando se usa una presión reducida para aspirar el gas pueden deformarse y posiblemente romperse. Además, se piensa que una membrana de la que se tira dentro del estrechamiento de un flujo estrechado obstruirá el estrechamiento el estrechamiento y causará resistencia al flujo de fluido. Sin embargo, se ha descubierto sorprendentemente que estas membranas permeables flexibles proporcionan un buen mecanismo para introducir
55 gas dentro de un flujo de líquido. Además, tienen las ventajas de desintegrar la interfase líquido / gas en el punto de inyección. Además, debido al gran número de orificios, pueden usarse flujos de gas más bajos a través de cada orificio con el resultante gran número de burbujas que causan perturbación al flujo. Este diseño ofrece el potencial de flujos altamente estables (baja pérdida de carga) con características de elevada transferencia de masa.
En algunas realizaciones, dicho aparato además comprende un motor de impulsión por fluido, estando dispuesto dicho motor de impulsión por fluido en comunicación fluida entre dicha fuente de gas y dichos orificios de manera que el gas que es extraído de dicha fuente de gas a través de dichos orificios actúa para impulsar dicho motor de impulsión por fluido.
65 Cuando puede introducirse una cantidad suficiente de gas en el flujo de líquido, puede ser ventajoso usar el flujo de gas no sólo para proporcionar una mezcla de gas y líquido sino también para impulsar un motor de impulsión por fluido tal como una turbina. Si, por ejemplo, este dispositivo estuviera situado en algún lugar a distancia entonces esta turbina podría usarse para hacer funcionar sistemas que podrían ser necesarios en asociación con el dispositivo.
5 Aunque el aparato puede usarse para varias mezclas de gas/líquido, es particularmente útil para añadir aire dentro del agua. La aireación del agua es un problema común y las realizaciones de la invención son particularmente adecuadas para proporcionar dispositivos de aireación de agua.
En algunas realizaciones, dicho gas comprende aire y comprendiendo además dicho aparato un generador de
10 ozono, estando dispuesto dicho generador de ozono en comunicación fluida entre dicha fuente de gas y dichos orificios de manera que al menos una porción de dicho gas que es extraído de dicha fuente de gas a través de dichos orificios pasa a través de dicho generador de ozono.
Cuando el aire que es introducido en el flujo de fluido se está usando para mejorar la calidad del agua u otro fluido
15 aireándolo, esto puede hacerse más eficaz si se usa un generador de ozono para generar ozono a partir del oxígeno del aire. Esto proporcionará mejor oxigenación y oxidación de los materiales contaminantes del agua u otro fluido a partir del mismo flujo de aire y puede usarse para incrementar la calidad del fluido cuando esto sea importante.
En algunas realizaciones, dicho motor de impulsión por fluido comprende una turbina para generar electricidad y
20 dicho generador de ozono es accionado por electricidad generada por dicha turbina o suministrada desde algún otro sitio.
Aunque el generador de ozono puede ser accionado de varias maneras, cuando el flujo de aire es adecuado para impulsar una turbina puede producirse un sistema particularmente ventajoso por medio del cual el flujo de aire que
25 pasa a través de la turbina genera la electricidad requerida por el generador de ozono. De esta manera no se requiere ningún suministro de energía externo para el sistema y puede producirse buena oxigenación del flujo y oxidación de los materiales contaminantes del mismo.
En algunas realizaciones, el aparato comprende una porción de una planta de tratamiento de agua mientras que en
30 otras realizaciones comprende una parte de un aparato de fermentación y en otras puede formar parte de una planta de refrigeración por aire. En el último caso puede ser ventajoso si se dispone un intercambiador de calor para enfriar el flujo de aire de entrada antes de que sea arrastrado dentro del agua. El aire más frío es más denso y, de este modo, pueden arrastrarse mayores cantidades mientras que el calor extraído a través del intercambiador de calor puede utilizarse para otros fines.
35 Un aspecto adicional de la invención proporciona un método de introducción de gas dentro de un líquido de acuerdo con la reivindicación 15.
Breve descripción de los dibujos
40 La presente invención se describirá más a fondo, solamente a modo de ejemplo, con referencia a realizaciones de la misma tal como se ilustra en los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra una formación de dirección de fluido dispuesta en un conducto;
45 la figura 2 muestra una disposición de tubo Venturi en la que está situada la formación de dirección de fluido de la figura 1;
la figura 3 muestra un aparato para introducir aire dentro de un flujo de agua;
50 la figura 4 muestra una sección transversal de un aparato para introducir aire dentro de un flujo de agua;
la figura 5 muestra aberturas de succión protegidas dispuestas en el conducto;
55 la figura 6 muestra la disposición de las aberturas de succión de la figura 5 en la circunferencia del conducto;
la figura 7a muestra una superficie aerodinámica para un ángulo de ataque nulo;
la figura 7b muestra una sección transversal de los canales generados por la superficie aerodinámica de la figura 7a;
60 la figura 8a muestra una superficie aerodinámica para un ángulo de ataque no nulo;
la figura 8b muestra una sección transversal de los canales generados por la superficie aerodinámica de la figura 8a;
65 la figura 9a muestra aberturas de entrada de gas en una pala de una superficie aerodinámica;
la figura 9b muestra una sección transversal a través de una pala de una superficie aerodinámica;
la figura 10 muestra un aparato tanto para airear un flujo de agua como para generar electricidad según una realización de la presente invención; 5 la figura 11 muestra un aparato en el que el flujo de aire proporciona refrigeración por aire; y
la figura 12 muestra una realización en la que se genera ozono en el flujo de aire.
Descripción de realizaciones
La figura 1 muestra una disposición de dirección de flujo 10 dispuesta dentro de un conducto 20 de manera que restringe el flujo y de ese modo forma estrechamientos de aceleración de flujo en la forma de varios canales aislados. Se hace que el líquido que entra en el conducto se acelere a medida que fluye a través de estos canales.
15 Esta aceleración causa una presión reducida que aspira gas dentro del flujo de líquido a través de orificios (no mostrados) que están dispuestos en las paredes de los canales. De este modo, se introduce gas dentro de cada canal y esto asegura que el gas sea introducido dentro de diferentes partes del flujo. Además, las burbujas de gas introducidas dentro de un canal están aisladas de y, de este modo, no pueden fusionarse con, las burbujas de gas introducidas dentro de otros canales. El flujo global en la salida de cada canal adopta la forma de múltiples corrientes burbujeantes separadas independientes, correspondiendo el número de corrientes al número de canales.
La forma de la disposición de dirección de fluido 10 es tal que combina un elevado rendimiento aerodinámico con la capacidad de fabricación. Presenta la siguiente característica clave: una estructura aerodinámica insertada dentro de una tubería recta con el objetivo de crear un estrechamiento de flujo.
25 La disposición de dirección de fluido 10 tiene en esta realización la forma de una superficie aerodinámica rodeada por palas y tiene las siguientes características.
Presenta una parte frontal redondeada y un borde posterior de sección decreciente, para reducir la resistencia al flujo.
Las palas tienen caras exteriores redondeadas para ajustar a ras dentro de una tubería circular recta, y proporcionar así canales que están aislados unos de otros.
35 Las palas tienen caras interiores planas, que proporcionan una baja resistencia al flujo de fluido.
Como ejemplo, la disposición de dirección de fluido 10 puede tener las siguientes características:
relación de aspecto de la superficie aerodinámica (longitud/anchura): entre 3 y 4, preferentemente 3,5;
longitud de la superficie aerodinámica: entre 500 mm y 600 mm, preferentemente 525 mm;
un total de seis palas que presentan una relación de aspecto de entre 5 y 7, preferentemente 6 (20 a 30 mm, preferentemente 25 mm de anchura y 150 mm a 250 mm, preferentemente 200 mm de longitud);
45 diámetro de cada orificio: entre 1,5 y 7,5 mm, preferentemente 2 mm en algunas realizaciones y 6 mm en otras.
La relación de estrechamiento es aproximadamente 1:4, y el dispositivo está diseñado para ajustar dentro de una tubería de 100 mm de diámetro.
La disposición genera un flujo bifásico burbujeante (gas dispersado/líquido continuo) aguas abajo de los canales estrechados. La generación de un flujo burbujeante tiene dos funciones: reduce la energía requerida para impulsar un caudal de gas dado, y siempre que las burbujas sean suficientemente pequeñas fomenta la transferencia de masa entre las dos fases debido a la elevada densidad del área interfacial.
55 En la realización de la figura 1, la disposición de dirección de fluido 10 forma ella misma la restricción para proporcionar aceleración de flujo y una presión reducida para aspirar el gas. La figura 2, en cambio, ilustra una realización en la que la disposición de dirección de fluido 10 está situada en un estrechamiento dentro de un conducto 20. Esta realización, por lo tanto, proporciona un mayor estrechamiento al flujo de fluido y de este modo, mayor aceleración. Sin embargo, también proporciona un incremento en la resistencia al flujo.
La figura 2 muestra un conducto 20 con una porción convergente 30, una porción estrechada 60 y una porción divergente 40. En esta realización, la disposición de dirección de fluido 10 está situada en el borde de ataque de la tubería de estrechamiento 10a en lugar de estar empotrada dentro de ella.
65 En la garganta del tubo Venturi (o estrechamiento) 60, una corriente de gas continua es aspirada a través de aberturas situadas en los canales individuales (no mostrados) que están conectadas a una fuente de gas debido a la caída de presión, y el flujo adopta la forma de varias corrientes mezcladas que parten de cada canal y constituidas por fase líquida continua y burbujas de gas dispersadas (flujo bifásico).
5 Algunos de los parámetros clave de importancia que afectan a la eficiencia del dispositivo están relacionados con el número total de aberturas de succión, sus dimensiones, ubicaciones y configuraciones.
En el cilindro divergente (o expansión) 40 el diámetro se incrementa hasta un valor fijo a medida que se acerca a la zona difusora cilíndrica 50 y el régimen de flujo se vuelve más complicado. El comportamiento de la mezcla está fuertemente influido por la distribución de gas / líquido a medida que entra en esta zona. Las pérdidas de energía están dominadas por la generación de turbulencia y la separación de flujo. El riesgo de formación de bolsas de gas es elevado con las consecuencias perjudiciales de rendimiento reducido y estancamiento. Esto muestra la fuerte influencia de la zona de expansión en el rendimiento global del dispositivo. Se prefiere una sección larga de curvatura suave, debido a la importancia para impedir la separación de flujo en esta porción.
15 Como ejemplo, un dispositivo como este que se usa para aireación de agua puede tener las siguientes características dimensionales: para la porción convergente, un ángulo de convergencia de entre 14 y 21º, un diámetro de entrada de entre 80 y 120 mm, preferentemente, aproximadamente 100 mm, un diámetro de salida de entre 40 y 60 mm y, preferentemente, aproximadamente 50 mm para la garganta, una relación de estrechamiento de aproximadamente 4:1; y para la porción divergente y la zona difusora, un ángulo de divergencia de entre 4º y 8º, preferentemente, aproximadamente 6º, un diámetro de entrada de entre 40 y 60 mm y, preferentemente, aproximadamente 50 mm, un diámetro de salida de entre 80 y 120 mm, preferentemente, aproximadamente 100 mm, con la longitud del difusor estando entre 250 y 350 mm, preferentemente, aproximadamente 300 mm.
25 Introducir el gas dentro de canales individuales asegura que se distribuya uniformemente dentro del flujo y ayuda a reducir la coalescencia de burbujas.
La figura 3 muestra una realización adicional de la presente invención donde se inyecta aire dentro de un flujo de agua desde dentro de la disposición de dirección de flujo 10, a través de tiras colocadas en la zona de presión inferior de las palas. En esta realización, como en la realización de la figura 1, la disposición de dirección de gas 10 es una superficie aerodinámica con ángulo de ataque nulo. De acuerdo con la invención, se proporciona una superficie aerodinámica con ángulo de ataque no nulo (véase la figura 8). En tal caso, las palas están inclinadas para impartir un movimiento en remolino al flujo de aguas abajo. Esto tiene una ventaja de mejorar la mezcla del fluido, pero proporciona más resistencia al flujo.
35 En esta realización, el aire es introducido a través de simples agujeros situados en una tira 70. Como en esta realización los orificios están en la disposición de dirección de fluido 10, entonces esta disposición es hueca y está provista de una tubería 80 que está conectada a una fuente de aire, y permite que el aire sea aspirado dentro de la disposición hueca 10.
En esta realización, las tiras 70 están colocadas en las palas a lo largo de las zonas de presión más baja. Esto ayuda a producir una buena fuerza de aspiración para introducir mucho aire. Sin embargo, existe un riesgo de que introducir aire en estos puntos pueda fomentar la separación de flujo. De este modo, en otras realizaciones tales como la mostrada en sección transversal en la figura 4, las tiras están situadas en las paredes de estrechamiento a
45 lo largo de los canales de flujo entre las palas. Esto también tiene la ventaja de que es más fácil introducir el gas en el dispositivo.
En otras realizaciones adicionales los orificios están situados tanto en las paredes del conducto como en las palas de la disposición de dirección de fluido de superficie aerodinámica. Esto es claramente más complicado de construir pero tiene una ventaja de introducir el gas dentro de muchas porciones diferentes del flujo.
Cabe destacar que aunque las realizaciones anteriores se describen con respecto a introducir aire dentro de agua, también podrían usarse para introducir otros gases dentro de otros líquidos, como resultaría claro para una persona experta.
55 En las realizaciones de las figuras 3 y 4, los orificios están provistos dentro de tiras. Estas tiras pueden ser tiras de membrana, reforzada por un marco rígido para impedir la excesiva deformación y el colapso. La membrana puede estar hecha de materiales comunes (PTFE, EDTM, silicio), con la elección del material dirigida en gran medida a paliar los problemas funcionales a largo plazo tales como las incrustaciones. El proceso de fabricación implica la creación de pequeñas perforaciones o rendijas, cuyo tamaño y espaciado es la clave para mejorar u optimizar el tamaño de burbuja, el flujo de gas y la caída de presión a través de la membrana. Las membranas están diseñadas para que funcionen dentro de ciertos intervalos de presión transmembrana y es necesaria una cierta cantidad de deformación elástica para un rendimiento óptimo. Las membranas están conectadas a un depósito pasivo (la disposición de dirección de fluido hueca 10 en la figura 3, o un depósito que rodea el conducto en una realización tal
65 como la de la figura 4), que a su vez está conectado a una fuente de gas tal como la atmósfera a través de una línea.
Una ventaja de usar membranas es que desintegra la interfase líquido / gas en el punto de inyección, haciendo uso tanto de la cantidad de movimiento de la corriente de líquido como de la geometría del propio orificio. Esta estrategia favorece caudales de gas más bajos procedentes de grandes cantidades de orificios diseñados para causar alguna
5 forma de perturbación al flujo. Este diseño ofrece el potencial de lograr flujos burbujeantes bien distribuidos con características de elevada transferencia de masa.
En algunas realizaciones se introduce gas a través de orificios con los de la pared de la tubería tienen labios de elementos de protección. Las figuras 5 y 6 muestran tales orificios 62. La superficie aerodinámica no se muestra en estas figuras a efectos de claridad, aunque debería entenderse que está presente dentro del conducto. En esta realización están colocados labios o elementos de protección 90 aguas arriba de cada abertura u orificio 62. Su función es desviar el flujo lejos del borde de aguas abajo de la abertura, en tanto que permitiendo que la corriente de gas surja con mayor cantidad de movimiento y se alinee a la dirección de flujo. El ángulo de inserción del labio a es entre 25º y 35º, preferentemente alrededor de 30º.
15 Los propios orificios o aberturas pueden estar dispuestos en un ángulo unos con respecto a otros como se muestra en la figura 6, para evitar que se inyecte gas dentro del flujo inmediatamente aguas arriba de una abertura subsiguiente. En esta realización están situados a 15º unos de otros, aunque podría ser un ángulo diferente, siendo adecuados ángulos entre 10º y 25º. También puede ser deseable proporcionar orificios que sean más grandes en la dirección de flujo, ya que se ha demostrado que esto ayuda a la formación de burbujas.
Existen dos posibles disposiciones de las superficies aerodinámicas, existe el ángulo de ataque nulo donde las palas de la superficie aerodinámica son rectas y no ejercen fuerzas de rotación sobre el flujo, como se muestra en las figuras 7a y 7b, y el ángulo de ataque no nulo donde las palas de la superficie aerodinámica están inclinadas y se
25 muestran en las figuras 8a y 8b.
Ambas ejercen una fuerza de rotación sobre el flujo, generando un flujo en remolino aguas abajo del dispositivo ya que sus diseños se proponen mejorar la eficiencia de un dispositivo Venturi tradicional reduciendo las corrientes de flujo secundarias a gran escala que incrementan la demanda de energía en tanto que conservando altos niveles de esfuerzo cortante lineal que aumentan las tasas de transferencia de masa. El remolino generado por el diseño de ángulo de ataque no nulo tiene tres efectos adicionales:
Cuando el flujo está orientado horizontalmente, la aceleración rotacional contrarresta los efectos de la gravedad suprimiendo la ascensión de burbujas debido a flotabilidad. Esto aumenta la transferencia de masa debido a la
35 existencia prolongada de flujo burbujeante.
La intensidad de la turbulencia en la zona aguas abajo del dispositivo se reduce, conduciendo a una demanda de energía reducida.
Además aumenta las tasas de transferencia de masa.
Cabe destacar que en estos dos diseños incrementar la longitud de la superficie aerodinámica reduce el nivel de turbulencia, lo cual conduce a movimientos de flujo vortiginoso e incremento de disipación. El incremento de disipación es costoso en cuanto a energía mientras que el flujo vortiginoso tiene implicaciones negativas en cuanto a
45 eficiencia de transferencia de oxígeno. Efectivamente, las configuraciones de flujo de recirculación tienden a aumentar la probabilidad de coalescencia de burbujas. Incrementar la longitud de la superficie aerodinámica reducirá la turbulencia y también incrementará la extensión del flujo que experimenta fuerte deformación, lo cual es beneficioso para la desintegración de burbujas. Otra manera de reducir el nivel de turbulencia es alterar el diseño de las aberturas de entrada de gas tal como se muestra en las figuras 5, 6 y las figuras 9a y 9b.
Puede haber requisitos contrapuestos para los diseños, en algunas realizaciones puede desearse una fracción de huecos muy elevada que puede conducir a la producción de mayores burbujas de gas con tiempo de permanencia más corto. Esto puede ser útil si el flujo de gas se usa para generación de energía, por ejemplo tal como se muestra en la figura 10. En otras realizaciones puede ser ventajoso tener burbujas muy pequeñas con tiempo de
55 permanencia prolongado, potencialmente a una fracción de huecos más baja. Esto es particularmente útil cuando el gas está siendo usado para oxigenación y se requiere transferencia de masa. En el primer caso, puede ser deseable un ángulo de ataque nulo con una superficie aerodinámica de longitud más larga y el gas suministrado a aberturas perforadas tanto en la superficie de la pala como en las paredes de la tubería circundante. En este caso, para incrementar el flujo de gas y como el tamaño de las burbujas no es importante, pueden usarse aberturas de entrada de gas con un diámetro de hasta 6 mm. Como la distribución del tamaño de burbujas no es importante en tal caso, el dispositivo no necesita tener una zona difusora de longitud significativa. Puede lograrse un incremento adicional en la cantidad de gas arrastrado mediante una reducción en la presión interna en el punto de inyección de gas, quizá usando una disposición de sifón o colocando el dispositivo dentro del estrechamiento de un tubo Venturi más grande.
65 Cuando se desea transferencia de masa del gas en la zona difusora, entonces claramente esta zona (50 en la figura 2) tiene que ser de una longitud razonable y debería suprimirse la coalescencia de burbujas. Con este fin, una superficie aerodinámica con un ángulo de ataque no nulo parece proporcionar una buena solución debido a su capacidad de vencer la fuerza de flotabilidad e impedir la ascensión de burbujas en la zona difusora. En este caso también es deseable una superficie aerodinámica larga con aberturas de entrada de gas más pequeñas. Si la salida
5 de la sección de aguas abajo está conectada a un tanque entonces tienen que considerarse las implicaciones de la carga hidrostática aguas abajo variable. Si la salida está cerca de la superficie del tanque puede ser deseable usar un remolino generado por las palas para impulsar el penacho profundamente dentro del tanque, logrando así tiempo de permanencia adicional. Alternativamente, la salida puede estar colocada en un nivel bajo conduciendo a una carga hidrostática aguas abajo de varios metros. En este caso, el dispositivo puede tener que estar dispuesto en un sifón para generar las presiones subatmosféricas necesarias que tienen como resultado la necesidad de mantener un flujo bifásico estable en el tramo descendente del sifón para evitar el estancamiento.
Cabe destacar que aunque generalmente se logran caudales de gas inferiores con el diseño de ángulo de ataque no nulo, también se observan pérdidas de energía inferiores de manera que el coste por unidad de flujo de gas
15 generada es aproximadamente igual entre diseños.
La figura 7a muestra la superficie aerodinámica para el diseño de ángulo de ataque no nulo. En este diseño la longitud de la pala es entre 150-250 mm, la longitud del cubo es 525 mm y se inyecta gas en ambas caras de la pala. El conducto en el que está insertada la superficie aerodinámica es de 100 mm. La geometría de los canales de flujo entre las palas es tal como se muestra en la figura 7b.
En las figuras 8a y 8b se muestra el diseño de ángulo de ataque no nulo. Este diseño tiene una longitud de pala similar a la del ángulo de ataque nulo, pero tiene una longitud de cubo ligeramente más larga de 535 mm y un cubo más grueso que es generalmente de un volumen aproximadamente un 30% mayor que el cubo del ángulo de ataque
25 no nulo. En este diseño, el gas se inyecta sólo en el lado inferior de la pala y la sección transversal del canal es diferente, siendo más gruesa que la sección transversal del canal para el ángulo de ataque no nulo.
Las figuras 9a y 9b muestran los orificios que están en las palas para estos diseños. Tal como se indicó previamente, en algunas realizaciones sólo hay un orificio en el lado inferior de la pala en el diseño de ángulo de ataque no nulo, mientras que en el diseño de ángulo de ataque nulo hay orificios en ambos lados de la pala. El gas se inyecta en la cara de la pala para aprovecharse de las presiones más bajas y los grados de deformación más altos esperados en esta zona. El gas se suministra a través de la pared del canal circundante directamente dentro de la pala de la superficie aerodinámica, desde allí se dirige hacia el vértice de una depresión en forma de cuña mostrada en las figuras 9a y 9b situada en la cara de la pala. Esta disposición permite que la corriente de gas se
35 extienda en una amplia lámina, que es barrida a lo largo de la cara de la pala. La generación de burbujas depende, por lo tanto, de la interacción dinámica de las fuerzas ejercidas por las corrientes de gas y líquido sobre la interfase.
En este diseño, aunque no se muestra, hay un estrangulador que se ha añadido a la línea de alimentación de gas para proporcionar un mecanismo de control independiente para el gas que está siendo aspirado dentro del flujo de líquido. Se descubre que esto es útil a bajos caudales. Pueden producirse bolsas de gas recirculante en la parte superior del canal para caudales bajos, sin embargo, se ha descubierto que usar la válvula estranguladora de manera que el caudal de gas se incremente lentamente desde un estado inicial ayuda a evitar la formación de estas bolsas de gas. Proporcionar la capacidad de controlar el flujo de gas con el estrangulador ayuda a mantener un régimen deseable de flujo burbujeante en remolino bajo diferentes condiciones y proporciona algún control al
45 sistema. También puede usarse para recuperarse de situaciones de flujo inestable reduciendo el flujo de gas cuando se detecta tal flujo inestable.
Aunque en algunas realizaciones se descubrió que era deseable inyectar gas solamente en la cara de la pala de baja curvatura, es decir, el lado inferior del ala, en algunas realizaciones es deseable inyectar gas dentro del lado de curvatura elevada de la pala, la parte superior del ala, ya que esto reduce algo del remolino, siendo el remolino un efecto impredecible y, por lo tanto, indeseable en algunas circunstancias.
La figura 10 muestra un aparato tanto para airear un flujo de agua como para generar electricidad. El aparato comprende una disposición de dirección de flujo 10 dentro de un conducto 20. El conducto 20 está colocado dentro
55 de un flujo de agua y el agua es acelerada a medida que llega al área estrechada en la disposición de dirección de flujo 10. Esto tiene como resultado una reducción de la presión en el flujo de fluido y el aire de la atmósfera es aspirado. El aire aspirado impulsa la turbina 100 que puede usarse para generar electricidad.
En esta realización hay un estrangulador controlable 110 en la tubería de entrada de aire, que está controlado por el sistema de control 130 en respuesta a señales enviadas por el sensor 120. El sensor 120 es un sensor de flujo que en esta realización es un sensor óptico que detecta la distribución de fases del flujo en la zona difusora. Si detecta que no está presente el flujo burbujeante deseable, entonces indica esto al estrangulador 110 que se cierra ligeramente para disminuir la velocidad de entrada de aire hasta que se alcanza de nuevo el flujo deseado.
65 Tal como apreciará la persona experta, las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema mejorado de introducción de gas dentro de un líquido y, por lo tanto, pueden usarse en varias situaciones diferentes donde se requiere la introducción de gas dentro de líquido. Por ejemplo, pueden usarse en sistemas de aireación de agua o en procesos de fermentación industrial tales como la elaboración de cerveza o los biocombustibles. También pueden usarse para estabilizar flujos tales como flujos de aceite.
5 Un ejemplo de un uso adicional de las realizaciones de la presente invención es en sistemas de refrigeración por aire. Por ejemplo, las centrales eléctricas a menudo están situadas cerca de fuentes de agua ya que requieren refrigeración sustancial para funcionar. De este modo, las realizaciones de la presente invención pueden usarse para generar un flujo de aire procedente del flujo de agua cercano usando disposiciones tales como las mostradas en las figuras 1 a 10 y este flujo de aire generado usando un tubo Venturi dentro del flujo de agua puede usarse para
10 proporcionar refrigeración a la central eléctrica. El aire caliente así extraído puede pasarse a través de un intercambiador de calor mostrado como 140 en la figura 11 y el calor extraído del aire puede usarse como fuente de calor para otros fines. Extraer calor de esta manera no sólo proporciona una fuente de calor sino también enfría el aire antes de que entre en el agua. El aire más frío tiene menos volumen y, por lo tanto, puede ser arrastrado dentro del flujo de agua más fácilmente. Además, no subirá tanto la temperatura de la fuente de agua, lo cual es ventajoso.
15 Cabe destacar que además de proporcionar refrigeración a la central eléctrica, arrastrar aire dentro de la fuente de agua local tendrá la ventaja adicional de mejorar la calidad del agua.
La figura 12 muestra una realización alternativa de la presente invención en la que está insertada una turbina 100 e
20 impulsada por al flujo de aire y la electricidad generada por esta turbina se suministra a un generador de ozono 150 que está situado en el flujo de aire. Este generador de ozono 150 usa la electricidad procedente de la turbina 100 para generar ozono dentro del flujo de aire. Tener ozono dentro del aire que es arrastrado en el agua mejora las capacidades de oxigenación y oxidación del aire y de ese modo mejora la calidad del agua. Usar la electricidad procedente de una turbina que es impulsada por el propio flujo de aire proporciona un ahorro de energía en todos los
25 casos, y en algunos casos es particularmente ventajoso cuando el flujo de agua está en una ubicación remota de manera que suministrarle electricidad es inconveniente.
Aunque en esta realización la electricidad se suministra desde la turbina 100, cabe destacar que en otras realizaciones la electricidad podría suministrarse desde otra fuente eléctrica donde esto sea apropiado y donde no
30 sea deseable tener una turbina impulsada por el flujo de agua.
Los diversos aspectos y características de la presente invención se definen en las reivindicaciones adjuntas. Pueden efectuarse diversas modificaciones a las realizaciones de este documento anteriormente descritas sin apartarse del alcance de la presente invención, tal como se define por las reivindicaciones.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Aparato para introducir gas dentro de un líquido que comprende:
    5 un conducto (20),
    una formación de dirección de fluido (10) dispuesta dentro de dicho conducto (20) que define en medio una pluralidad de canales discretos dentro de dicho conducto (20), estando dichos canales aislados unos de otros en una dirección perpendicular a una dirección de flujo de fluido a través de dichos canales, proporcionando cada canal un
    10 estrechamiento de aceleración de flujo a dicho flujo de fluido de manera que se hace que el fluido que fluye por cada uno de dichos canales se acelere a medida que fluye a través de dichos estrechamientos de aceleración de flujo;
    en el que al menos algunos de dichos canales comprenden orificios dentro de dichos estrechamientos de aceleración de flujo, estando dichos orificios en comunicación fluida con una fuente de gas, de manera que dicho 15 gas es extraído a través de dichos orificios para ser arrastrado en dicho flujo de fluido en virtud de una presión reducida en dichos canales causada por dicho flujo de fluido; comprendiendo dicha formación de dirección de fluido una estructura central que sostiene una pluralidad de álabes, definiendo dicha pluralidad de álabes dichos canales; caracterizado porque dicha pluralidad de álabes están dispuestos en ángulo con respecto a una dirección de flujo de tal manera que se introduce una componente rotacional mediante dichos álabes en dicho fluido que fluye pasando
    20 por ellos.
  2. 2. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según la reivindicación 1, teniendo dicha pluralidad de canales cada uno una forma de un sector de dicho conducto.
    25 3. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho conducto comprende (20) un estrechamiento de aceleración de flujo, estando dispuesta dicha formación de dirección de fluido dentro de dicho estrechamiento de aceleración de flujo.
  3. 4. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según cualquier reivindicación precedente, en el que al menos
    30 algunos de dichos orificios son orificios de conducto formados en una superficie exterior de dicho conducto (20) en posiciones que corresponden a al menos algunos de dichos canales.
  4. 5. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según cualquier reivindicación precedente, en el que dichos
    álabes están dispuestos en un ángulo con respecto a dicha dirección de flujo y dichos orificios están situados en un 35 lado superior de curvatura elevada de los álabes.
  5. 6. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según cualquier reivindicación precedente, en el que dicha formación de dirección de flujo (10) es hueca y está en comunicación fluida con dicha fuente de gas, estando dispuestos al menos algunos de dichos orificios en dicha formación de dirección de fluido en una posición que
    40 corresponde a dichos canales.
  6. 7. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según cualquier reivindicación precedente, en el que al menos algunos de dichos orificios de la formación de dirección de fluido están situados en una zona de un vértice de una depresión en forma de cuña en dichos álabes.
  7. 8. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el que dicha estructura central tiene una longitud entre 3 y 6 veces un diámetro de dicho conducto y dichos álabes tienen una longitud entre una y 3 veces dicho diámetro.
  8. 9. Aparato según cualquier reivindicación precedente, en el que dichos orificios están formados en una tira (70) 50 montada en una superficie de dichos canales.
  9. 10. Aparato para introducir gas dentro de un líquido según cualquier reivindicación precedente, comprendiendo además dicho aparato un motor de impulsión por fluido (100), estando dispuesto dicho motor de impulsión por fluido
    (100) en comunicación fluida entre dicha fuente de gas y dichos orificios de manera que el gas que es extraído de 55 dicha fuente de gas a través de dichos orificios actúa para impulsar dicho motor de impulsión por fluido (100).
  10. 11. Un aparato según la reivindicación 10, en el que dicho gas comprende aire y dicho aparato además comprende un generador de ozono (150), estando dispuesto dicho generador de ozono (150) en comunicación fluida entre dicha fuente de gas y dichos orificios de manera que al menos una porción de dicho gas que es extraído de dicha fuente
    60 de gas a través de dichos orificios pasa a través de dicho generador de ozono (150) y dicho motor de impulsión por fluido comprende una turbina (100) para generar electricidad y dicho generador de ozono (150) es accionado por electricidad generada por dicha turbina.
  11. 12. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho gas comprende aire y dicho líquido 65 comprende agua y dicho aparato comprende una porción de una planta de tratamiento de agua.
  12. 13.
    Aparato para introducir gas dentro de un líquido según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho aparato comprende una parte de un aparato de fermentación.
  13. 14.
    Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho gas comprende aire y dicho
    5 aparato comprende una parte de una planta de refrigeración por aire que usa un flujo de aire para refrigeración, siendo generado dicho flujo de aire por dicho aire que es extraído a través de dichos orificios, comprendiendo además dicho aparato un intercambiador de calor (140), estando dispuesto dicho intercambiador de calor (140) en dicho flujo de aire de manera que el aire que es extraído a través de dichos orificios pasa primero a través de dicho intercambiador de calor (140).
  14. 15. Un método de introducción de gas dentro de un líquido que usa el aparato de la reivindicación 1 y que comprende las etapas de:
    enviar un flujo de líquido a través de una pluralidad de canales discretos definidos por una formación de dirección de
    15 flujo dentro de un conducto, comprendiendo dicha formación de dirección de fluido una estructura central que sostiene una pluralidad de álabes, definiendo dicha pluralidad de álabes dichos canales de manera que dichos canales están aislados unos de otros en una dirección perpendicular a una dirección de flujo de fluido a través de dichos canales, y proporcionando cada canal un estrechamiento de aceleración de flujo a dicho flujo de fluido de manera que se hace que el fluido que fluye por dichos canales se acelere a medida que fluye a través de dicho
    20 estrechamiento; introducir una componente rotacional en dicho flujo de fluido mediante dichos álabes;
    enviar un flujo de gas a una pluralidad de orificios dispuestos dentro de dicho estrechamiento de aceleración de flujo de al menos algunos de dichos canales; en el que se hace que dicho flujo de gas sea extraído de dicha fuente de gas a través de dichos orificios por una presión reducida en dicho estrechamiento de aceleración de flujo causada
    25 por dicho incremento de caudal, para que sea arrastrado en dicho flujo de fluido.
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