Bomba de Ariete

“BOMBA DE ARIETE”

I. OBJETIVOS
Conocer el funcionamiento de la bomba de ariete.
Mostrar la ventaja de su diseño.
Determinar la eficiencia de la bomba.
II. FUNDAMENTO TEORICO
Introducción
El ariete hidráulico fue patentado en 1796, por Joseph Montgolfier (1749-1810), consiste en una máquina que aprovecha únicamente la energía de un pequeño salto de agua para elevar parte de su caudal auna altura superior. Apartir de su invención, el ariete hidráulico tuvo una amplia difusión por todo e lmundo. 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 deeste aparato, debido a que es tecnológicamente accesible. eficiente, ecológico y muy didáctico.
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 chorrode agua al depósito (C), hasta que se equilibran 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 uncircuito abierto de agua, toda la tubería 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.
Fig 1





Fig2 Fig3En las figuras 2 y 3 se pueden observar los dos momentos del golpe de ariete.
Rendimiento (R)
El rendimiento del ariete hidráulico representa 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 rendimientoenergético.
H/h = 2 3 4 6 8 10 12
R = 0,85 0,81 0,76 0,67 0,57 0,43 0,23
La altura de elevación (H)
Como puede deducirse de la tabla 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 sincombustible!
El caudal elevado (q)
Depende del rendimiento (R), el caudal de alimentación (Q), el desnivel de trabajo (h) y la altura de 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 elrendimiento del ariete en estas condiciones equivale al 57% (0’57).
El caudal elevado q = 0,57 · 100 · 3 / 24 = 7,125 litros/minuto = 10260 l/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 puedenver relacionados estos parámetros, para tubería de hierro galvanizado, que es la más recomendable para alimentar arietes hidráulicos.
Caudal de alimentación (Q) Lit/min 30 60 90 120 250 500 1000
Diámetro del tubo Pulgadas/mm 11/4“/35 11/2”/41 2”/52 21/2”/70 3”/80 5”/125 8”/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”,...