ARIETE HIDRAULICOPRACTICA Nº 2

KARIN ALEF SEPULVEDA 180852ELKIN ARMANDO PEREZ 180864LEYDI JAZMIN BECERRA 180859 JOHANA MILEYDI CALIXTO 180851YUDEIKA ALEXANDRA MORENO 180886

ALEXANDER RAMIREZ 180871

Laboratorio de Mecánica de Fluidos Presentado A:

Ing. JUAN CARLOS SAYAGO

UNIVERSIDAD FRANCISCO PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA DE MINASSAN JOSE DE CÚCUTA

2006

INTRODUCCION

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 a una altura superior. A partir de su invención, el ariete hidráulico tuvo una amplia difusión por todo el 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, ecológico y muy

MARCO TEORICO

El golpe de ariete es un fenómeno transitorio que se produce en las tuberías en los momentos en que se cierran válvulas de paso. Según la velocidad a la que se cierra, la influencia del cierre sobre los cambios de régimen que se van a producir se propaga o no hacia aguas arriba.Si la compuerta se cierra de forma lenta, el flujo de agua en las proximidades varía de forma lenta, y se va reajustando a una nueva situación poco a poco. El agua que viene detrás va variando también su forma de pasar y va frenando poco a poco, hasta erl cierre total.Si la compuerta se cierra rápido el reajuste es rapidísimo, y entonces el agua que circula por la tubería se acumula contra la válvula cerrada, porque su "intención" es la de seguir su camino. Esto provoca una onda de presión que se transmite por la tubería hacia aguas arriba, seguida de una depresión. Es un fenómeno oscilatoria que va perdiendo fuerza, conocido como golpe de ariete. Este fenómeno funciona según una ecuación diferencial en derivadas parciales, amortiguada. Esta ecuación describe el proceso.El ejemplo típico es una fila de personas que va corriendo, pasando por una puerta. Si alguien llega y decide cerrarla, puede hacerlo poco a poco, advirtiendo a los que pasan. La cierra despacio, y en un momento determinado deja de pasar gent y no ocurre nada. Pero si cierra de un portazo se produce el "golpe de ariete". Una persona se estrella contra la puerta, y todos los que vienen detrás chocan en cadena contra él. Lo aplastan. Es la onda de presión. Es un ejemplo típico para entender el golpe de ariete hidráulico, que se utiliza en todas las escuelas de ingeniería civil.Para conocer los procesos físicos con más detenimiento podeis consultar algún libro sobre hidráulica de tuberías, que tiene con toda seguridad un capítulo dedicado a este tema.

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 se equilibran las presiones. En ese momento, la gravedad abre laválvula (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 cierrabruscamente un circuito 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 mandarparte del caudal a una gran altura.

OBEJTIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Conocer el principio básico que rige el fenómeno del golpe de ariete.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

.Conocer y evaluar el ariete hidráulico y calcular su eficiencia.Determinar los efectos negativos que puede causar el golpe de ariete en cualquier sistema hidráulico.

APARATOS

- Ariete hidráulico Cronómetro- Recipiente o probeta graduada - Recipiente auxiliar

PROCEDIMIENTO

Conectar y prender la motobomba para suministrarte agua al tanque que suministra agua al ariete. Verificar que el nivel en el tanque de suministro sea el recomendado. Abrir parcialmente la válvula de entrada. La válvula automática empieza a funcionar abriendo y cerrando el paso de flujo, dando como resultado un aumento de presión por la detención brusca del fluido. Cuando la válvula se cierra el flujo es enviado por el tubo elevado hasta una determinada altura y no puede retroceder debido a una válvula de cheque. Cuando la válvula se abre el flujo se envía por el tubo dispuesto en la parte inferior. La campana actúa como amortiguador del golpe de ariete. El golpe de ariete es el ruido o golpe producido por la detención brusca del fluido. Se deben tomar simultáneamente los dos volúmenes de agua en un mismo tiempo. Se cierra a intervalos la válvula que se encuentra en el tubo elevado, con el fin de simular una tubería más larga, cuya altura es dada por el manómetro en U.

Válvula de entrada

El proceso se repite con otra apertura de la válvula de entrada En todos los casos se toman los valores de h y H Se deben realizar por lo menos ocho lecturas de caudales para cada apertura de la válvula de entrada.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS

CALCULO DEL Q1 PARA (P = 1.2) CALCULO DE Q2 (P = 1.2)Q= V (CM3 /T)

0.0166 0.657 0.0172 0.690 0.0161 0.624 0.0168 0.697

● CALCULO DEL Q1 PARA (P = 0.9) CALCULO DEL Q2 (P = 0.9) 0.0157 0.695 0.0158 0.691 0.0159 0.704 0.0179 0.670

● CALCULO DEL Q1PARA (P = 0.6) CALCULO DEL Q2 (P = 0.6) 0.0164 0.670 0.0149 0.722 0.0166 0.675 0.0165 0.686

● CALCULO DEL Q1 PARA (P = 1.4) CALCULO DEL Q2 (P = 1.4) 0.0159 0.680 0.0166 0.674 0.0167 0.700 0.0153 0.673

● CALCULO DEL Q1 PARA (P = 1.1) CALCULO DEL Q2 (P = 1.1) 0.0157 0.623 0.0178 0.652 0.0153 0.676 0.0154 0.698 CALCULO DE LA ALTURA DE ELEVACION EN M h= ( Y + ∆p )PARA TODAS (P) TOMADAS

◘ h = 5.91 m ◘ h = 5.61 m ◘ h = 5.31 m ◘ h = 6.11 m ◘ h = 5.81 m

CALCULO DE LA EFICIENCIA ( η )

PROMEDIO ( ∑ V/4 )PROMEDIO PARA TODOS Q1 PROMEDIO PARA TODOS Q2

1. 0.016675 CM3 1. 0.667 CM3

2. 0.016325 CM3 2. 0.69 CM3

3. 0.0161 CM3 3. 0.68825 CM3

4. 0.016125 CM3 4. 0.68175 CM3

5. 0.01605 CM3 5. 0.66225 CM3

6.

APLICANDO LA FORMULA TENEMOS LE EFECIENCIA PARA CADA CAUDAL.

η1 = 0.1001η2 = 0.090η3 = 0.0842η4 = 0.0980η5 = 0.0954

BIBLIOGRAFÍA

- MATAIX, Claudio Mecánica de fluidos y máquinas. Editorial Haría Segunda Edición

- VEN TE CHOW. Hidráulica de canales abiertos Editorial Mc Graw-Hill

- RODRIGUEZ Díaz , Héctor Alfonso Hidráulica Experimental Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.

- ROBERT L. MOTT , Mecánica de fluidos aplicada. Editorial Prentice – may

- SOTELO AVILA GILBERTO. Hidráulica general

RECOMENDACIONES

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.

cuando se cierra bruscamente un circuito 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.

ANEXOS

EL ARIETE HIDRÁULICO

1- Tubo de alimentación rígido de más de 2 metros de largo y de 1” de diámetro.Tiene que estar roscado en los extremos y en uno de ellos hay que instalarla unión cónica macho para acoplar el ariete. El tubo de alimentación noestá en el dibujo.2- Unión cónica hembra de 1“ (Fe-Galva).3- Curva de 1” a 45º , roscas Macho, (Fe-Galva).4- Llave de corte mariposa de 1”, Macho-Hembra.5- T de 1” Hembra a 90º , (Fe-Galva).6- Pletina de hierro negro de 60 x 200 x 6 mm. soldada a la T, para hacer debase al ariete.7- Curva de 1” Macho a 90º (Fe-Galva).8- Válvula de retención York de 1” marca “EUROPA” o “MANA”.Es imprescindible que el émbolo sea metálico.9- Tuercas de M-8 cincadas.10- Rosca doble de 1” Macho (Fe-Galva).11- Cruceta o Crossin de 1” a 90º, Hembra (Fe-Galva).12- Varilla calibrada de latón, de 8 mm. de diámetro, roscada en ambos extremosy de 300 mm. de longitud.13- Reducción de 1” Macho - 1/2” Hembra (Latón).14- Racord tipo ovalillo de 1/2” Macho - 12 mm. Hembra. (Latón)15- Tubo de cobre rígido de 12 mm. de diámetro, de 1 mm. de pared y de150 mm. de largo.16- Arandelas anchas cincada de M-8 .17- Contrapeso ajustable. (varias tuercas o arandelas grandes).18- Tuercas cincadas de M-8 para inmovilizar el contrapeso.19- Enlace mixto de 1” Macho tubo de polietileno B/D de 1/2”.20- Tubo de polietileno B/D de 1/2”.21- Reducción 3” Hembra 1” Hembra (Fe-Galva).22- Tubo de 3”, de 400 mm. de longitud, roscado en ambos extremos(Fe-Galva).23- Pelotas de tenis.24- Tapón de 3” Hembra (Fe-Galva).