20 14

Mecatrnica

Paralelo: B

CONSTRUCCIN BOMBA DE ARIETE

Profesor:

Ing. Eduardo Meythaler

Integrantes:

Bravo Jorge

Camacho Diego

Mera Erick

Velasco lvaro

Contenido TEMA ................................................................................................................................................... 3

OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 3

OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................................... 3

OBJETIVO ESPECIFICO ..................................................................................................................... 3

INTRODUCCIN ................................................................................................................................... 3

MARCO TERICO ................................................................................................................................. 4

Golpe de ariete ................................................................................................................................ 4

Bomba golpe de ariete .................................................................................................................... 4

Principio de funcionamiento ........................................................................................................... 5

MATERIALES ........................................................................................................................................ 6

PROCEDIMIENTO ................................................................................................................................. 7

CLCULOS .......................................................................................................................................... 12

Descripcin del ariete universal .................................................................................................... 13

CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 14

RECOMENDACIONES ......................................................................................................................... 14

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................................... 15

TEMA: Construccion de la bomba de ariete

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Disear y construir una bomba de golpe de ariete de 1 pulgada una vez conocido su

principio de funcionamiento y mediante la utilizacin de tubera de PVC.

OBJETIVO ESPECIFICO

Investigar a cerca del principio de funcionamiento de una bomba de golpe de ariete.

Indagar sobre todos los modelos ya existentes y la eficiencia de cada uno de ellos.

Seleccionar un modelo que se adapte a nuestra necesidades y con al presupuesto

disponible.

Construir el modelo seleccionado realizando las modificaciones pertinentes para su

ptimo funcionamiento.

Realizar las pruebas respectivas de funcionamiento de la bomba de golpe de ariete

construida.

INTRODUCCIN

El ariete hidrulico fue patentado en 1796, por Joseph Montgolfier (1749-1810), consiste en

una mquina que aprovecha nicamente la energa de un pequeo salto de agua para elevar

parte de su caudal a una altura superior. A partir de su invencin, el ariete hidrulico tuvo

una amplia difusin 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 Afganistn.

Con el tiempo cay en desuso, sobre todo debido al avance arrollador de la bomba

centrfuga.

En la actualidad somos partcipes de un renacer del inters acerca de este aparato, debido a

que es tecnolgicamente accesible, eficiente, ecolgico y muy didctico.

MARCO TERICO

Golpe de ariete La Fsica reconoce el fenmeno denominado golpe de ariete o choque hidrulico, que

ocurre cuando vara bruscamente la presin de un fluido dentro de una tubera, motivado

por el cierre o abertura de una llave, grifo o vlvula; tambin puede producirse por la puesta

en marcha o detencin de un motor o bomba hidrulica. Durante la fluctuacin brusca de la

presin el lquido fluye a lo largo de la tubera a una velocidad definida como de

propagacin de la onda de choque.

El cambio de presin provoca deformaciones elsticas en el lquido y en las paredes de la

tubera. Este fenmeno se considera indeseable porque causa frecuentes roturas en las redes

hidrulicas de las ciudades y en las instalaciones intradomiciliarias, y tambin es causante

de los sonidos caractersticos que escuchamos en las tuberas cuando abrimos un grifo

bruscamente en nuestras casas. Por tal razn, con frecuencia se disean vlvulas de efecto

retardado o se instalan dispositivos de seguridad.

El cientfico ruso N. Zhukovski (1847-1921) estudi este fenmeno por primera vez en su

obra Sobre el choque hidrulico, como parte de sus indagaciones hidroaeromecnicas, que

constituyeron la base terica para la ulterior comprensin del funcionamiento de la bomba

de golpe de ariete o ariete hidrulico, lo que demuestra que los fenmenos fsicos (y los

naturales en general) no deben asumirse como negativos o positivos, sino como leyes que

debemos incorporar a nuestro arsenal cognitivo hacia una armnica actuacin del hombre

en la naturaleza y hacia la plenitud creadora del ser humano.

Bomba golpe de ariete

La bomba de golpe de ariete o ariete hidrulico es un motor hidrulico que utiliza la energa

de una cantidad de lquido (comnmente agua) situada a una altura mayor (el dese el nivel

de un ro, presa, acequia u otro depsito o caudal), con el objetivo de elevar una porcin de

esa cantidad de lquido hasta una altura mayor que la inicial, mediante el empleo del

fenmeno fsico conocido como golpe de ariete. El equipo bombea un flujo continuo y

funciona ininterrumpidamente sin necesidad de otra fuente de energa. En el caso del ariete

ocurre un proceso similar a nivel hidrulico: recibe un gran caudal (Q + q) con una baja

carga (H) y obtiene un rgimen de mayor presin (h) con un menor caudal (q).

Principio de funcionamiento

El agua procedente de una fuente de alimentacin (1) desciende por gravedad por la tubera

de alimentacin o impulso (2) bajo la accin del desnivel en relacin con el ariete

hidrulico (H), con un caudal determinado (Q + q), y se derrama al exterior del cuerpo o

caja de vlvulas (3) del ariete en una cantidad (Q) hasta adquirir una velocidad suficiente

para que la presin dinmica cierre la vlvula de impulso o mpetu (4).

El cierre brusco de esta vlvula produce el efecto conocido como golpe de ariete, lo cual

origina una sobrepresin en la tubera de alimentacin que provoca la apertura de la vlvula

de retencin (5), que permite el paso del agua hacia el interior de la cmara de aire (6),

provoca la compresin del aire existente y cierta cantidad de agua (q) asciende por

la tubera de bombeo o descarga (7). En ese instante se produce una ligera succin en el

cuerpo o caja de vlvulas, que provoca una disminucin de la presin, la apertura de la

vlvula de impulso y el cierre de la vlvula de retencin. De esta forma se crean las

condiciones para que el proceso se convierta en cclico, con el consiguiente ascenso de una

columna estable de agua hacia el tanque elevado (8), mediante la tubera de bombeo.

Ilustracin 1 Principio de funcionamiento

MATERIALES

1 botella de plstico de 2 o 3 litros

1 bomba de pozo

Un adaptador de 1 a pulgadas

4 metros de manguera de 1 pulgada

Pega de tubo

Limpiador de tubo

Un tuerca

2 Rodelas

1 resorte

1 tornillo

Una vlvula antiretorno

2 T de una pulgada

2 Codos de una pulgada

2 Llaves de paso de bola

Tefln

1 Sierra

PROCEDIMIENTO

Para poder llevar a cabo la construccin de la bomba de ariete procedimos primeramente a

obtener todos los materiales necesarios para su construccin.

Es indispensable contar con cada uno de los materiales especialmente con la vlvula de

pozo, ya que sin esta no se puede generar el efecto del golpe de ariete

Ilustracin 2 Materiales utilizados en la bomba de ariete

Luego de tener todos lo materiales necesarios procedemos a unirlos medinate el suo de

tefln en cada uno de sus respectivas partes.

Ilustracin 3 Unin y acoples de las partes

Luego procedemos a realizar los respectivos acoplamientos de la vlvula de pie de pozo ya

que es indispensable para poder control la presin que se ejerce en cada uno de los golpes

de ariete que permiten que el agua tenga una presin considerable a la salida.

Ilustracin 4 vlvula de pie pozo

Como se puede visualizar en la ilustracin 5 procedemos a colocar el resorte en a vlvula

de pie de pozo desarmada, el mismo que nos permitir mantener el continuo movimiento de

la misma cunado existe el paso de agua.

Ilustracin 5 Uso del resorte en la bomba de pozo

Posteriormente procedemos a realizar una pequea perforacin en la parte superior de la

vlvula en done introduciremos un perno sujeto con la tuerca y las dos rodelas, el mismo

que nos permitir regular de intervalo del golpe de ariete, ya que mientras ms largo es su

periodo mejor es la presin que se genera.

Ilustracin 6 Colocacin de tuerca y rodelas en al parte interior de la bomba de pozo

Ilustracin 7 Despiece de la vlvula de pie pozo

Ilustracin 8 Armazon de la vvula

Una vez armado esta parte primordial en la bomba de ariete, se debe considerar imperativo

la correcta colocacin de la vlvula antiretorno la misma que impide que toda el agua

regrese

Como se puede observar la colocacin de la botella de plstico es en la parte superior de la

segunda parte de la tubera, adems es evidente el uso ya de los respectivos codos y las dos

T.

Para una mejor velocidad de entrada se coloc una manguera de las mismas

denominaciones que los otros materiales, es decir de una pulgada. La presencia de las llaves

de paso es por una parte acumular la presin al momento de la salida del agua mientras que

la otra parte se encarga de que la manguera por donde entra el flujo se llene antes de

proceder con el procedimiento de bombeo.

CLCULOS

Rendimiento

El rendimiento del ariete hidrulico representa el porcentaje de agua que se puede bombear

en relacin al total de la canalizada por el ariete, y vara en funcin del cociente H/h. Al

aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye. En la tabla siguiente puede verse

cmo vara el rendimiento energtico.

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 elevacin (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 slo

subamos a gran altura un 1% del agua que pasa por nuestro ariete.

El caudal elevado

Depende del rendimiento (R), el caudal de alimentacin (Q), el desnivel de trabajo (h) y la

altura de elevacin (H). La ecuacin por la que se relacionan es la siguiente:

q = R Q h / H

Por ejemplo: Q (Caudal de alimentacin) = 15 litros/minuto

h (desnivel de trabajo) = 0.25 metros

H (Altura de elevacin) = 2 metros

La relacin H/h = 8, luego el rendimiento del ariete en estas condiciones equivale al 57%

(057).

El caudal elevado q = 0,57 15 0.25/ 2 = 1.06875 litros/minuto

El caudal de alimentacin (Q)

El ngulo de inclinacin del tubo de alimentacin () debe estar entre los 10 y los 45 con

la horizontal. El caudal de alimentacin del ariete depender del dimetro de dicho tubo de

acometida. En la siguiente tabla se pueden ver relacionados estos parmetros, para tubera

de hierro galvanizado, que es la ms recomendable para alimentar arietes hidrulicos.

Hay que tener en cuenta que el agua que se acelera en el tubo de alimentacin, es la que

provoca el golpe de ariete, por lo que este ha de tener una longitud, inclinacin y

dimetro adecuados, sin curvas ni estrechamientos que provoquen prdidas de carga por

rozamiento.

Descripcin del ariete universal

Este modelo de ariete hidrulico se construye con piezas de fontanera de uso comn. Los

componentes estn diseados para soportar muchos aos de servicio, por lo que el

mantenimiento de la mquina se reduce a una limpieza peridica. En caso de romperse

algn elemento, su sustitucin es sencilla. Resulta un ariete muy fcil de ajustar mediante la

eleccin de diferentes contrapesos y amplitudes de carrera.

Se debe tomar en cuenta que lo que realiza el trabajo es la masa de agua acelerndose en el

tubo de alimentacin. El ariete hidrulico slo es un mecanismo que genera golpes. Se

trata de que el agua se acelere en el tubo inclinado y adquiera energa cintica. El

mecanismo se encarga de hacer que automticamente se repitan los ciclos de apertura y

cierre brusco.

Las sobrepresiones resultantes del golpe de ariete se liberarn, con una entrada neta de

agua en la cmara de amortiguacin, por la vlvula de retencin instalada en su base.

CONCLUSIONES

Como se puede observar en el funcionamiento de la bomba una de sus principales

desventajas es el gran desperdicio de caudal que esta presenta, permitindonos

elevar a grandes alturas solo una pequea cantidad del caudal de entrada.

Al realizar este proyecto conocamos que el uso de un ariete hidrulico es un

dispositivo que permite el transporte de agua sin utilizar ninguna fuente energtica

externa. nicamente utiliza la energa cintica y potencial producida por el agua.

Para un mejor desempeo del ariete hidrulico se debe tener en cuenta los clculos

de caudales y de rendimiento en la descarga.

La altura a la que puede elevar el lquido depender de la constante elstica del

resorte, as como del tiempo del ciclo del golpe de ariete el cual debe estar entre 1.5

y 2 segundos.

La presin de salida depender principalmente del volumen del depsito de aire y

de la presin que este soporte.

El dimetro del tubo de alimentacin debe ser mucho mayor que el dimetro del

tubo de salida con el fin de aumentar la presin.

RECOMENDACIONES

Se debe realizar correctamente la modificacin de la vlvula de pie de pozo, ya que

es uno de los factores fundamentales que permiten el correcto golpe de ariete que

permite el funcionamiento de la bomba

Utilizar la proteccin adecuada al trabajar con los pegamentos respectivos de la

tubera ya que el mal uso del mismo puede causar complicaciones en el trabajo

Se debe utilizar la cantidad adecuada de tefln en las uniones con rosca para evitar

posibles fugas de agua.

Se debe colocar la suficiente cantidad de pega de tubo en las uniones de presin de

PVC, con el fin de evitar fugas por la presin ejercida en el golpe de ariete.

BIBLIOGRAFA

Investigacin Alternativa, Bomba de ariete, [On-Line] (02/01/2014). Disponible en:

http://movimientotransicion.pbworks.com/f/Bomba+de+ariete.+Fundamento+y+con

strucci%C3%B3n.pdf

Ehow, medicin del caudal del agua [On-line] (02/01/2014). Disponible en:

http://www.ehowenespanol.com/calcular-flujo-caudal-tuberia-como_3995/

Intikalpa, Bombas de ariete hidrulicas, [On-line] (02/01/2014). Disponible en:

http://www.intikallpa.org/wp-content/uploads/2010/08/jvariete.pdf