Una pompa a bolle è un dispositivo che viene utilizzato per sollevare un fluido da una posizione all’altra, una posizione più alta senza energia meccanica. Invece, utilizza l’energia termica per alimentare questo cambiamento di posizione aumentando la galleggiabilità del fluido che sta muovendo. A volte viene indicato come una pompa di sollevamento dell’aria o una pompa di sollevamento del vapore.
Nella sua forma più elementare, una pompa a bolle è costituita da un tubo con il suo ingresso in un serbatoio inferiore e la sua uscita in un serbatoio più alto. Il suo scopo è quello di sollevare un fluido dal serbatoio inferiore a quello superiore. Il fluido nel serbatoio inferiore viene tipicamente riscaldato, facendo sì che parte del liquido cambi fase in forma di vapore. Questo vapore è più galleggiante della forma liquida del fluido e sale attraverso il tubo, portando con sé del liquido verso l’alto. Generalmente, una valvola unidirezionale o un altro meccanismo impedisce al fluido di rifluire lungo il tubo mentre si raffredda.
Un semplice esempio dell’uso di una pompa a bolle è in una comune caffettiera a goccia. In molte caffettiere comuni, l’acqua viene versata in un serbatoio nella parte posteriore e i fondi di caffè vengono posti in un filtro nella parte superiore della macchina. Per preparare il caffè, l’acqua deve essere riscaldata e quindi filtrata attraverso i fondi di caffè sopra di essa. Perché ciò accada, l’acqua deve in qualche modo essere sollevata dal suolo in modo che possa gocciolare attraverso di essa. A tale scopo viene utilizzata una pompa a bolle con l’ingresso sul fondo del serbatoio dell’acqua e l’uscita al di sopra del terreno.
Mentre molte pompe utilizzano mezzi meccanici per spostare un fluido, la pompa a bolle è azionata solo dall’energia termica. Di conseguenza, la sua costruzione è molto semplice con pochi componenti mobili. Ciò fornisce vantaggi in termini di affidabilità e costi in molte applicazioni. Queste pompe, tuttavia, non sono generalmente adatte per l’uso in applicazioni ad alta pressione.
La forza di gravità che tira verso il basso agisce per contrastare la spinta verso l’alto del fluido pompato. Anche l’attrito tra il fluido pompato e la parete interna del tubo resiste al suo movimento verso l’alto. Una progettazione efficace della pompa a bolle deve tenere conto di variabili quali l’attrito tra il fluido e il tubo, la lunghezza e il diametro del tubo e così via. È necessaria una progettazione adeguata per garantire che le forze che agiscono contro il movimento verso l’alto del fluido non lo superino prima che il fluido raggiunga il serbatoio superiore.
Le pompe a bolle sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, da quelle molto semplici a quelle altamente tecniche. Gli impianti di acquacoltura e gli incubatoi fanno spesso uso di pompe a bolle nelle loro operazioni, ad esempio. Alcuni scaldacqua solari sfruttano il fluido riscaldato che contengono utilizzando una pompa a bolle per farlo circolare attraverso il sistema. Una pompa a bolle è anche una parte fondamentale di un ciclo di refrigerazione noto come ciclo di Einstein.