1 2 3 4

Arietes Hidrulicos Funcionamiento del Ariete Dimensionamiento Proceso de construccin

Qu es un ariete hidrulico? El Ariete Hidrulico, es una mquina de auto operacin que utiliza como fuente de energa, la del propio liquido que fluye, se clasifica como una mquina de fluido impelente y esta destinado a bombear agua desde un nivel pequeo entre 1 a 3 metros hasta 10 a 30 metros generalmente donde el agua adquiere generalmente, energa potencial que permite su uso con fines agropecuarios, desde el abastecimiento de agua a una granja avcola, porcina, de ganado vacuno, etc., hasta un rea de cultivo.

Arietes Hidrulicos El ariete hidrulico se hidrulico, 1775, conoce desde 1775 cuando John Whetherst a travs de la asociacin de ingenieros en Londres, Londres mostr un ariete de operacin manual. En 1776, Joseph M de Montgolfier, Montgolfier coinventor del globo aerosttico de aire caliente, construy un Ariete de operacin automtica, automtica cuya patente le fue entregada en 1797 1797.

La bomba de ariete es un sistema ariete, diseado para provocar reiteradamente el golpe de ariete de ariete, cuya energa se vale para impulsar agua a un nivel ms alto En este alto. proceso, el sistema pierde agua para compensar la altura que eleva.

EL GOLPE DE ARIETE Es la potente onda de presin que se produce cuando se detiene

bruscamente la circulacin de un lquido dentro de una tubera. Esta sobrepresin que llega incluso a romper tuberas y accesorios es la que aprovecha este dispositivo para elevar el agua por encima de donde hemos hecho la toma. Y aunque est en desuso por la implantacin de la bomba centrifuga, sigue siendo una forma ecolgica y econmica de elevar agua.

Aplicacin: bombear agua

El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que hace que se cierre la vlvula A; Se crea una fuerte presin ejercida por el agua que se encuentra en movimiento y es detenida de golpe; As permite la apertura de la vlvula B y pasa agua al depsito hasta que se equilibran las presiones; Se abre la vlvula A y el ciclo se repite una y otra vez.

www

Ventajas y desventajas

Bajo costo de instalacin y mantenimiento Posibilidad de construccin artesanal Bombea el agua a mucha altura Funciona las 24 horas una vez instalada No bombea mucha cantidad de agua

Para que el ariete hidrulico funcione se necesitan dos cosas: agua en cantidad suficiente para impulsarlo suficiente desnivel de trabajo (el mnimo es 20 cm). El agua puede proceder de un manantial, arroyo o ro y debe ser conducido al ariete hidrulico mediante un conducto (hierro galvanizado, PVC, PPP, etc), cuyo dimetro depender del caudal utilizado.

Partes que conforman un ariete hidrulico. Tanque de Alimentacin (1) Funcin principal: mantener la tubera de impulsin (2) en condiciones hidrostticas estables, (caudal de agua constante, libre de elementos extraos al sistema) Colocar una malla o filtro y evitar turbulencia durante el funcionamiento. Mantener el nivel de agua sobre la entrada de la tubera de alimentacin por lo menos 30 centmetros Mantener la distancia entre la entrada de la tubera de alimentacin y el fondo de tanque de almacenamiento 45 centmetros. Tubera de impulsin (2) Es el elemento que soporta con mayor intensidad los efectos del choque hidrulico. La tubera de impulsin se la debe construir de manera que la entrada del tubo debe estar abocardada, as se evita perdidas por friccin. Longitud de la tubera de impulsin: 4 metros por cada metro de altura de alimentacin. Otros mtodos: esta relacin debe ser de 6 a 1. Universidad de Clemson: 150D como mnimo y 1000D como mximo

Partes que conforman un ariete hidrulico. Tubera de descarga (8) Esta tubera puede ser de PVC, acero, dependiendo de la presin de descarga. Debe evitarse ondulaciones y por consecuencia bolsas de aire, ya que estas reducen el caudal bombeado y pueden llegar a parar el equipo. Vlvula de Impulso (3) Esta vlvula es una de las partes ms sensibles de la mquina por lo que una seleccin correcta del tipo que se vaya a utilizar garantizar un funcionamiento eficiente. Para su correcta operacin debe ser capaz de: soportar el golpe de ariete evitar la excesiva resistencia al flujo, resistencia a la fatiga. que no produzca estrangulamiento.

Partes que conforman un ariete hidrulico. Tipos de Vlvula de Impulso (3)

Vlvula con resorte de pletina

Vlvula con plato perforado

Vlvula regulada por resorte

Partes que conforman un ariete hidrulico. Vlvula de Descarga (6) Esta vlvula debe permitir el flujo de agua en una sola direccin, por tanto sta es del tipo check o antiretorno, posee gran sensibilidad a los cambios de presin; a continuacin se presenta las diferentes propuestas para esta vlvula.

Partes que conforman un ariete hidrulico. Cuerpo del ariete (4) Tambin llamado caja de vlvulas, debe ser lo suficientemente rgido para soportar el choque producido por las ondas surgidas del fenmeno del golpe de ariete. Existen varias alternativas para su diseo, que a continuacin se enfocan:

Partes que conforman un ariete hidrulico. Cmara de Aire (7) Ayuda a proporcionar una continua entrega de agua a una tasa relativamente uniforme. Es decir cambia el funcionamiento intermitente de la bomba a un comportamiento continuo. Debe ser tan grande como sea posible, para comprimir y amortiguar el pulso de presin. Si la cmara llega a llenarse completamente con agua, el golpe de ariete golpea bruscamente lo cual lleva a la rotura de la instalacin. Algunos autores sugieren que el volumen de la cmara de aire debe ser igual al volumen del agua en la tubera de entrega. El volumen de la cmara de aire deber encontrarse entre 20 a 50 veces el volumen entregado en un ciclo, est probado que un funcionamiento apropiado se consigue cuando el nivel de agua dentro de la cmara de aire se encuentra por encima de la salida de la tubera de entrega

Partes que conforman un ariete hidrulico. Cmara de Aire (7)

Tanque de almacenamiento. Corresponde a la obra civil final de la instalacin. Este se disea en dependencia del mximo caudal bombeado y segn la utilidad del agua Si va a ser agua. utilizada en el consumo humano el tamao se escoger para que sea llenado cuando no hay demanda, o sea durante la noche en un tiempo de doce horas, si va a ser utilizado en el riego o en la ganadera este se diseara en dependencia de la demanda de agua del ganado o la periodicidad del riego. Este tanque debe tener tubo de desage, reboso y de distribucin. distribucin

Dimetro recomendado en funcin del caudal de agua disponible:

Dimensionamiento Para el dimensionamiento de las otras partes del ariete hidrulico se utiliza un mtodo emprico, el cual nos indica con las siguientes relaciones en funcin del dimetro de la tubera de entrada (D), las medidas recomendables para las principales partes de la mquina.

Determinacin de la Eficiencia

Por definicin, la eficiencia est dada por la relacin entre la potencia til entregada en la descarga (PU) y la potencia recibida (absorbida) del agua de alimentacin (Pb).

Pu 100, ? A % L! P b

Dimensionamiento

La eficiencia de un Ariete hidrulico se considera desde dos puntos de vista: segn el criterio de DAubuisson y de Rankine.

Determinacin de la Eficiencia segn DAubuisson. Aubuisson

Potencia til entregada

donde: d q = caudal de bombeo ; (m3 /s) hd = diferencia de nivel ; ( m ) Hi = altura de impulsin ; ( m) de perdidas hidrulicas ; ( m ) h = Sumatoria g = aceleracin de la gravedad ( m/s2 ) V = densidad del agua ( Kg/m3 )

Hi ! h 7h

Para el clculo del caudal de bombeo utilizamos la siguiente ecuacin:

Donde: Hd: Altura de descarga Ha: altura de la alimentacin ( m )

finalmente ,

Determinacin de la Eficiencia segn RankineConsidera la instalacin como un todo, entonces:

Nu ! q .Hi Ha . g .V

[W] [W]

Nb ! Q. Ha . g .V

De tal manera que la eficiencia de Rankine:

q Hi Ha LR ! 100; 0 0 QHa

Dimensionamiento

Determinacin del rendimiento volumtrico

El rendimiento volumtrico es la relacin entre el caudal de alimentacin (Q + q) y el de descarga (q)

L

R

q 0 ! 100; 0 Qq

www