Bueno, paseando por la red me encontre esta informacion para los que no sabemnos mucho de esto de los marinos.
[align=center]
Espumador de Proteínas ( Protein Skimmer )[/align]
Los espumadores de proteínas o separadores de urea (protein skimmers en inglés) son unos dispositivos que actualmente se consideran imprescindibles en el mantenimiento de un acuario de arrecife. Las dos principales cualidades que les hacen ser tan populares son: la eliminación de materia orgánica del agua antes de que sea metabolizada y la oxigenación del agua. Esta materia orgánica está formada principalmente por aminoácidos, proteínas, ácidos grasos, fenoles, aminasas, etc. Sin el uso de los espumadores, la mayoria se metaboliza por la flora bacteriana del acuario (para dar principalmente nitratos, fosfatos y dióxido de carbono) pero otros compuestos más complejos, como los fenoles, no se metaboliza y se acumulan en el agua hasta concentraciones tóxicas.
Los espumadores de proteínas son una modificación de los sistemas de eliminación o separación de partículas en suspensión mediante flotación empleados desde 1890. Este método de separación de partículas sólidas o líquidas (aceites, petróleo, minerales) se basa en la distinta capacidad que poseen las partículas para ser mojadas por el agua. Se establecen dos tipos diferentes de flotación:
Flotación natural que se produce cuando la densidad de las partículas a separar es menor que la del agua (mezcla aceite-agua).
Flotación provocada cuando se produce una fijación artificial de partículas de aire u otro gas a su superficie para hacer su densidad menor que la del agua.
En nuestros acuarios tenemos claros ejemplos de estos dos procesos de flotación. Todos hemos visto alguna vez en la superficie del agua una capa brillante de aspecto grasiento que se produce en los acuarios con poco movimiento superficial del agua. Esta capa está formada por sustancias orgánicas que provienen de los alimentos aportados a los peces y a productos resultantes de la degradación bacteriana de las sustancias excretadas por la población del acuario. Estos compuestos, al ser menos densos que el agua, se acumulan por flotación natural en la superficie del agua cuando no existen turbulencias. En otras ocasiones, cuando tenemos un difusor para airear el agua, hemos apreciado que se forma espuma y se acumula en el rincón donde se encuentra el difusor. Esta espuma está formada por las mismas sustancias químicas que forman la película superficial antes citada y que se concentran debido a la acción aglomerante que provocan las burbujas de aire.
Fundamentos
El principio fundamental de funcionamiento de un espumador de proteínas es la flotación provocada de la materia orgánica disuelta y las partículas en suspensión y su recogida en una cámara colectora para su retirada. Para provocar esta flotación artificial se inyectan burbujas de aire en el agua mediante un difusor o un dispositivo tipo venturi como veremos más adelante.
Tensión Superficial
Para que este proceso se pueda llevar a cabo es necesario que las sustancias orgánicas o las partículas tengan una mayor afinidad para unirse a las burbujas de aire que al agua, de manera que la corriente de aire sea capaz de arrastrarlas hasta la parte superior del espumador. Las sustancias que tengan mayor afinidad al aire que al agua se eliminarán. Esta afinidad viene dada por la tensión superficial del agua que es la tensión que presenta una superficie líquida en contacto con la atmósfera o su vapor, es decir una fase gaseosa. Las moléculas en el interior del líquido están sometidas a unas fuerzas de atracción simétricas, esto es, iguales en todas las direcciones, mientras que las de su superficie están sujetas a una atracción hacia el interior, ya que las fuerzas intensas, que sobre ellas ejercen las moléculas vecinas del líquido no están compensadas por las débiles fuerzas que ejercen las moléculas de la fase gaseosa. Así pues, sobre todas las moléculas de la superficie del líquido actuará una fuerza dirigida hacia el interior del mismo, lo que hace que esta superficie se comporte como una membrana elástica que tiende a comprimir el volumen del líquido, de manera que la relación superficie volumen sea mínima. Por este motivo, las gotas de un líquido en contacto con un gas son esféricas, ya que la esfera es la figura geométrica en la que la relación superficie volumen es mínima.
Sustancias Hidrófilas e Hidrófobas
Al añadir sustancias orgánicas al agua, la interacción entre las moléculas de agua en el volumen de la solución es mayor que la interacción entre las moléculas de agua y las moléculas orgánicas, por lo que tienden a ser expulsadas del seno de la disolución hacia su superficie, disminuyendo la tensión superficial.
En el caso de los iones provenientes de las sales inorgánicas, el proceso es el contrario. La interacción entre las moléculas de agua y los iones es mayor que entre las moléculas de agua entre sí, por lo que aumenta la tensión superficial de la solución. Este hecho como veremos más adelante es muy importante para que se produzca una buena separación de proteínas en el espumador. El agua de mar, al tener una elevada cantidad de sales minerales disueltas, presenta una tensión superficial mayor que el agua dulce, lo que hace que para una misma presión de salida de aire, las burbujas producidas sean de menor tamaño en agua salada que en agua dulce.
El agua, cuya composición química es H 2 O como todos sabemos, tiene una particularidad que le hace ser tan especial: es polar. Esto significa que la carga eléctrica dentro de la molécula no es homogénea y se encuentra desplazada como se aprecia en la figura 1.
Las moléculas de agua van a tener una mayor afinidad hacia las sustancias polares, lo que facilita la disolución de las sales minerales, al disociarse éstas en iones positivos y negativos. Las diferentes moléculas presentes en el agua se pueden clasificar en hidrófilas e hidrófobas dependiendo de su polaridad. Las moléculas polares son hidrófilas como: los hidratos de carbono (azucares), etanol, etilénglicol, glicerina, algunas vitaminas (B6, B12, biotina, niacina) y la mayoría de compuestos inorgánicos. Las moléculas apolares son hidrófobas como las grasas, hidrocarburos y algunas vitaminas (A, D, E, K).
Sin embargo, las moléculas orgánicas más complejas como aminoácidos, proteínas, aldehídos, cetonas, ácidos grasos y detergentes presentan una parte hidrófoba y otra parte hidrófila.
En los aminoácidos y proteínas, el grupo ácido COOH es muy polar, mientras que los radicales alquilo R y R son apolares. La parte polar va tener una elevada afinidad hacia el agua y se denomina hidrófila y la parte apolar va a tener muy poca afinidad hacia el agua y se denomina hidrófoba. Este carácter mixto de estas moléculas hace muy útiles los espumadores de proteínas, pues la parte hidrófoba de la molécula se va a situar en la burbuja de aire y la parte hidrófila en el agua.
Funcionamiento de un Espumador
El funcionamiento del espumador es muy sencillo. Mediante una bomba se inyecta agua en el cilindro de reacción. Como la mezcla aire-agua en el reactor es menos densa que el agua, dicha mezcla tiende a subir hasta la superficie saliendo por la parte superior del reactor. Por la parte inferior del reactor entra agua para compensar este desplazamiento de la mezcla aire-agua. De esta forma se establece una circulación de agua que alimenta el reactor del espumador. La espuma que se va formando dentro del reactor se encuentra con un estrechamiento (generalmente en forma de embudo invertido) durante su ascensión hacia la cámara colectora, lo que facilita la eliminación de agua.
Las burbujas de aire, durante su recorrido en la cámara de reacción, se rodean de sustancias orgánicas con la parte apolar pegada a la burbuja. Al llegar las burbujas a la superficie comienzan a juntarse formando una espuma en la superficie del agua dentro del reactor. Esta espuma esta formada por agua y las partículas y sustancias orgánicas recogidas en el trayecto por cada burbuja. Según va aumentando la cantidad de espuma, ésta va ascendiendo por el interior del tubo, perdiendo agua y se va concentrando hasta superar el nivel superior de la cámara de reacción pasando a la cámara colectora. Este hecho se puede apreciar claramente viendo un espumador bien ajustado en funcionamiento. La espuma en la parte en contacto con el agua es blanca pues posee una gran cantidad de agua. En la parte superior, a punto de desbordar en la cámara colectora, la espuma es más oscura, mientras que el producto final recogido es pardo oscuro, al haber perdido la mayor parte del agua. Uno de los principales problemas durante la espumación es la estabilidad de la espuma para lo que es necesario que se aglomeren las burbujas de aire, rodeadas de agua y materia orgánica. Las burbujas son estables debido a dos fuerzas opuestas que se contrarrestan. Por un lado, la tensión superficial de la película de agua tiende a que la burbuja se rompa y por el otro lado, la película de compuestos orgánicos hidrófobos tienden a salir de la interfase aire-agua de la burbuja, reduciendo la tensión superficial. Es el mismo mecanismo por el que es posible formar pompas de jabón.
En condiciones normales estas dos fuerzas opuestas se equilibran resultando en la formación de una espuma estable que según va ascendiendo hacia la cámara colectora va eliminando agua, obteniéndose finalmente un líquido viscoso y oscuro. Este proceso, como se comentará más adelante, se puede ver afectado por determinados aditivos, de forma que la espuma puede resultar inestable y el proceso se hace más lento o incluso se detiene, o por el contrario, puede formar una espuma tan estable que alcanza la cámara colectora sin dar tiempo a eliminar el exceso de agua. El diseño de la cámara colectora es muy importante para potenciar la estabilidad de la espuma y permitir un adecuado drenado del exceso de agua. Se han optimizado la longitud y la forma del tubo ascendente de la cámara colectora, de forma que la espuma húmeda que se va formando, impulsa a la espuma ya formada hacia la cámara colectora de manera lenta y continua, impidiendo que vuelva a la columna de aire-agua del espumador y favoreciendo la eliminación de gran parte del agua residual.
En este punto surge una nueva polémica en la forma de uso de los espumadores. Algunos autores postulan que al obtener una espuma densa se reduce el rendimiento del espumador, porque eliminando gran parte del agua, la materia orgánica que permanece disuelta vuelve al acuario. Por lo tanto, recomiendan ajustar los espumadores de forma que el producto final recogido sea más líquido y claro. Desde mi punto de vista, esta afirmación no es válida pues cuestiona el fundamento de los espumadores. Como hemos visto la materia orgánica hidrófoba que se elimina por los espumadores tiende a ser expulsada del agua hacia su interfase con el aire, ya sea en las burbujas del espumador o a la superficie del acuario, mientras que las moléculas orgánicas hidrófilas y por tanto solubles en agua no se pueden eliminar por los espumadores. De esta manera en la espuma que se forma en el espumador y que va perdiendo agua antes de ser eliminada, habrá muy poca materia orgánica soluble en agua.
Parámetros Fundamentales
El funcionamiento de un espumador va a depender de cuatro parámetros fundamentales, íntimamente ligados entre sí:
Tamaño de burbuja Para una misma cantidad de aire inyectado, la superficie de contacto aire-agua va a ser mayor cuanto menor sea el diámetro de la burbuja, por lo que se va a poder fijar mayor cantidad de sustancias orgánicas a las burbujas. Una burbuja de 1 mm de diámetro tiene un área de 3,1 mm 2 y un volumen de 0,52 mm 3 , que es el volumen de 1000 burbujas de 0,1 mm de diámetro, que presentan un área de 31 mm 2 . Como se puede apreciar en este ejemplo, utilizando burbujas más pequeñas se obtiene una superficie de contacto mucho mayor para igual volumen de aire. Por otro lado, la velocidad de ascensión de las burbujas es menor al disminuir el tamaño de éstas, por lo que el tiempo de contacto es también mayor. El agua de mar, al tener una elevada cantidad de sales minerales disueltas, presenta una tensión superficial mayor que el agua dulce, lo que hace que para una misma presión de salida de aire, las burbujas producidas sean de menor tamaño en agua salada que en agua dulce. Por este motivo los espumadores apenas funcionan en agua dulce debido al elevado tamaño de las burbujas.
Flujo y Presión del Aire Cuanto mayor sea el flujo de aire, mayor cantidad de burbujas se van a formar, por lo que se favorece el proceso. Al aumentar la presión del aire de entrada, las burbujas van a ser menores, lo que resulta beneficioso para el proceso.
Flujo de Agua Al aumentar el flujo de agua que entra en el reactor, se aumenta la posibilidad de que una burbuja encuentre una partícula o molécula orgánica en su camino de ascensión, por lo que se favorece el proceso.
Tiempo de Contacto El tiempo de contacto es el tiempo medio que permanece una burbuja en el interior del reactor y está ligado a los tres parámetros anteriores. Cuanto mayor sea el tiempo de contacto, mayor rendimiento tendrá el espumador pues cada burbuja podrá recoger más materia orgánica en su trayecto. Como hemos visto anteriormente, una burbuja pequeña tiene una velocidad ascensional menor, por lo que el tiempo de reacción es mayor. Para una misma cantidad de aire inyectada en el reactor, el tiempo de contacto aumentará cuanto mayor sea la presión del aire porque se reduce el tamaño de la burbuja. El flujo de agua puede aumentar o disminuir el tiempo de contacto en función del diseño del espumador. En los espumadores en los que los flujos de aire y agua tienen el mismo sentido, un aumento del flujo de agua disminuye el tiempo de contacto. En los espumadores denominados contracorriente, en los que ambos flujos son opuestos, un aumento del flujo de agua produce un aumento del tiempo de contacto. Por último, cuanto más alto sea el espumador, mayor es el tiempo de contacto pues la cámara de reacción es más larga.
DESCRIPCIÓN DE LOS ESPUMADORES QUE PODEMOS ENCONTRAR, SUS VENTAJAS Y DESVENTAJAS, ASÍ COMO UN BREVE RESUMEN
____________________________________________________________________________________________________________
Espumadores de Contra-Corriente (CC) por Aire
Los espumadores por aire son los primeros que se diseñaron para los acuarios caseros y afortunadamente son de los más eficientes. Pero también son los que requieren mantenimiento constante y pueden ser costosos. Estos espumadores usan aereadores de madera y una poderosa bomba de aire para producir sus burbujas. Tienen un excelente volumen y consistencia de espuma cuando operan con aereadores nuevos (no tapados). Según Theil, la altura mínima recomendada para un espumador CC por aire es 28" y debe tener de 2 a 3 piedras aereadoras por cada 4" de ancho. De esta forma un espumador de 6" de diámetro deberá tener entre 4 y 6 piedras. Dependiendo de la carga orgánica del tanque los aereadores deberán ser remplazados cada uno o dos meses y hay que revisar constantemente el diafragma de la bomba y reemplazarlo cuando se debilite. El razonamiento de Theil para la altura de un espumador CC se basa en que el agua y las burbujas deben interactuar durante un periodo de tiempo y distancia determinados y los espumadores de menos de 45 cm no cumplen con esta característica. Los veteranos del hobby consideran que este tipo de espumador produce la espuma con más consistencia y calidad. Este tipo de espumador cumple cabalmente con nuestras "leyes del espumado" y cuando se ajusta adecuadamente parece ser el que da los mejores resultados. Este modelo es muy socorrido por los "hágalo usted mismo" por ser fácil de construir y requerir de pocas habilidades de construcción.
Espumador de Contra-Corriente (CC) por Aire
____________________________________________________________________________________________________________
Espumador Venturi
Los espumadores venturi utilizan un inyector venturi para crear las burbujas de aire. Estos espumadores tienden a ser mas cortos que los tipo CC y requieren una poderosa bomba para alimentar al inyector venturi. Una de las razones por las que comúnmente se utilizan los espumadores venturi en los acuarios caseros es por que los inyectores venturi producen grandes cantidades de burbujas. Uno de los inyectores venturi más comunes es el inyector Mazzei. Cuando se unen a una bomba de alto rendimiento, estos inyectores producen grandes cantidades de finas burbujas. La calidad de la burbuja tiende a ser muy buena, y la mezcla aereada se inyecta en la cámara de reacción con un patrón espiral para maximizar el tiempo de contacto. Un Inyector Mazzei de una pulgada puede generar 240 pies cúbicos por hora de aire. El Lifereef VS2es un ejemplo de los espumadores que utilizan este inyector.
Espumador Venturi
Inyector Mazzei
____________________________________________________________________________________________________________
Espumador de Cabeza Beckett
La Cabeza generadora de espuma Beckett esta diseñada para incrementar la cantidad de aire que se mezcla con el agua. Los espumadores que utilizan esta cabeza normalmente la tienen colocada por encima del nivel de agua y la distancia extra que se genera con esto incrementa el tiempo de reacción. Adicionalmente los fabricantes han empezado a inyectar el agua aereada en forma tangencial a patrones de movimiento espirales lo que también incrementa el tiempo de contacto. Lo más obvio cuando se utiliza una cabeza Beckett es la densidad y consistencia de la espuma; excede a cualquier otra estrategia actual de aereación. El espumador Precision Marine BulletXL es un ejemplo de los que utilizan esta tecnología.
Espumador con Cabeza Beckett
____________________________________________________________________________________________________________
Espumadores Downdraft (Bajada a Presión)
El espumador Downdraft™ se diseña de manera diferente al resto de los espumadores; utiliza una corriente de agua que es rociada a alta velocidad en una columna que contiene bio-bolas. El material de esta columna rompe el flujo y forma burbujas. Después que las burbujas pasan a través de la "columna de bio-bolas" entran a una cámara colectora donde son desviadas hacia arriba, hacia el cuello y el colector de espuma del espumador.
En este tipo de espumador la longitud de la trayectoria del agua a través de la columna de bio-bolas, la cámara colectora y el cuello del espumador incrementa de forma efectiva el tiempo de reacción. Adicionalmente la ruptura de la corriente de agua resulta en una gran cantidad de burbujas y espuma. Estos espumadores requieren bombas muy poderosas para funcionar correctamente y tienden a ser de gran tamaño. Un espumador que utiliza este diseño es el ETSS® Gemini 800.
Espumador ETSS® Gemini 800
____________________________________________________________________________________________________________
Espumadores de Propela de Aspiración (Pulverización de Aire)
Este estilo de espumador ofrece una variación única de un sistema barato de aereación. Esencialmente, si dirigimos aire a la cámara de la propela de una cabeza de poder o bomba pequeña se crean burbujas. La Propela Típica (Fig. #1A), La Propela Especializada de Agujas (Fig. #1B) y la Rueda de Agujas (Fig. #1C) toman estas burbujas y las rompen en tamaños muy pequeños como las que se encuentran en los espumadores de piedra aereadora. Estas unidades son únicas por que tienen un flujo de agua muy lento y son baratas de operar por que utilizan bombas muy pequeñas. Una preocupación que empieza a surgir con estos espumadores es la durabilidad de estas propelas especializadas. Como estas propelas de agujas colocan la carga en la parte exterior de la rueda (y no al centro donde esta el eje), tienen índices de falla mayores que las propelas normales. Dos espumadores que utilizan propelas especiales de agujas son el Turboflotor 1000 y el Euro-Reef.
Espumador Euro-Reef
Propela Típica (Fig. #1A)
Propela Especializada de Agujas (Fig. #1B)
Rueda de Agujas (Fig. #1C)
____________________________________________________________________________________________________________
Resumen de los Espumadores más Comunes:
Espumadores de Contra-Corriente (CC) por Aire: bajo flujo de agua, buena produccion de espuma (con piedras aereadoras nuevas), buen tamaño de la burbuja, excelente tiempo de contacto (con espumadores altos), mantenimiento frecuente y requieren ajustes de altura de agua frecuentes (llamado la afinación).
Espumador Venturi: buen flujo de agua, buena producción de espuma, requiere una bomba potente, la válvula venturi tiende a taparse (Lifereef tiene una válvula venturi con auto-limpieza).
Espumador de Cabeza Beckett: Gran flujo de agua, máxima producción de espuma, tiempo de contacto moderado (se puede incrementar con patrones de espiral), requiere bombas muy potentes, la cabeza Beckett requiere ser limpiada.
Espumadores de Aspiración: bajo a moderado flujo de agua, buena producción de espuma, buen tamaño de burbuja, excelente tiempo de contacto, requiere propela especializada o rueda de agujas, La rueda de agujas ha demostrado ser su punto débil.
Downdraft: buen flujo de agua, excelente producción de burbujas, excelente tiempo de contacto. Tienden a ser altos y estorbosos (El ETSS 1000 es más alto que 1.5 m), requiere bombas potentes para producir las burbujas.
[hr]
Fuentes:
Felipe de León, Acuarista México
http://reefkeeping.com/translations/spa ... /index.htm
Funcionamiento del Skimmer
Moderadores: Mava, GmoAndres, Thor, rmajluf, Kelthuzar
