Ariete hidraulico

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Fabríquelo usted mismo: el ariete hidráulico



El ariete hidráulico: la eficiencia energética con solera
El ariete hidráulico, patentado en 1796 por Joseph Montgolfier, consiste en una máquina que aprovecha únicamente la energía de un pequeño salto de agua para elevar parte de su caudal a una altura superior. A partir de su invención, el ariete hidráulico tuvo una amplia difusión por todoel mundo. Baste decir, a modo de ejemplo, que estuvo presente en las famosas fuentes del Taj Mahal en la India, o en el Ameer de Afganistán. Con el tiempo cayó en desuso, sobre todo debido al avance arrollador de la bomba centrífuga. En la actualidad asistimos a un renacer del interés acerca de este aparato, debido a que es tecnológicamente accesible, eficiente, y ecológico, ya que funciona sinnecesidad de alimentación energética.



Funcionamiento


El agua se acelera a lo largo del tubo de alimentación hasta alcanzar una velocidad suficiente como para que se cierre la válvula (A), Figura 1. Entonces se crea una fuerte presión, al detenerse el agua bruscamente. Este golpe de presión abre la válvula (B) y hace pasar un pequeño chorro de agua al depósito (C), hasta que seequilibran las presiones. En ese momento, la gravedad abre la válvula (A) y se cierra la (B), repitiéndose de nuevo el ciclo. El agua, a cada golpe de aire hace fluir el agua, con continuidad, por la manguera de elevación. El ritmo de golpes por segundo suele ser de uno o dos.

Los fontaneros conocen muy bien el golpe de ariete; cuando se cierra bruscamente un circuito abierto de agua, toda latubería se estremece y los manómetros enloquecen. A menudo se producen roturas por esta causa. El ariete hidráulico es una máquina que provoca continuos cierres bruscos de un circuito con agua en aceleración y que aprovecha las sobrepresiones para mandar parte del caudal a una gran altura.

El golpe de ariete

Golpe de ariete: Fase uno fase dos

Rendimiento
El rendimiento del ariete hidráulicorepresenta el porcentaje de agua que se puede bombear en relación al total de la canalizada por el ariete, y varía en función del cociente H/h. Al aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye. En la tabla siguiente puede verse cómo varía el rendimiento energético.

H/h= 2 3 4 6 8 10 12
R= 0.85 0.81 0.76 0.67 0.57 0.43 0.23

Altura de elevación (h)
Como puede deducirse de latabla anterior, a partir de 12 veces la altura (h), el rendimiento de los arietes disminuye en gran medida. Este detalle no nos ha de desalentar. Aunque sólo subamos a gran altura un 1% del agua que pasa por nuestro ariete, este funciona las 8.760 horas del año ¡y sin combustible!

El caudal elevado
Depende del rendimiento (R), el caudal de alimentación (Q), el desnivel de trabajo (h) y la alturade elevación (H). La ecuación por la que se relacionan es la siguiente:
q = R · Q · h / H
Por ejemplo: Q (Caudal de alimentación) = 100 litros/minuto
h (desnivel de trabajo) = 3 metros
H (Altura de elevación) = 24 metros
La relación H/h = 8, luego el rendimiento del ariete en estas condiciones equivale al 57% (0’57).
El caudal elevado q = 0,57 · 100 · 3 / 24 = 7,125 litros/minuto = 10260l/día.

El caudal de alimentación (Q)
El ángulo de inclinación del tubo de alimentación (α) debe estar entre los 10º y los 45º con la horinzotal. El caudal de alimentación del ariete dependerá del diámetro de dicho tubo de acometida. En la siguiente tabla se pueden ver relacionados estos parámetros, para tubería de hierro galvanizado, que es la más recomendable para alimentar arietes hidráulicos.C. de alimentación (Q) en litros/minut 30 60 90 120 250 500 1000
Diámetro de tubo (mm.) 35 41 52 70 80 125 200

Hay que tener en cuenta que el agua que se acelera en el tubo de alimentación, es la que provoca el “golpe de ariete”, por lo que este ha de tener una longitud, inclinación y diámetro adecuados, sin curvas ni estrechamientos que provoquen pérdidas de carga por rozamiento....
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