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Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales de Ariete Bombas de Ariete Luis Lorenzo Gutiérrez José Antonio Mancebo Piqueras

Primeras Jornadas Internacionales Internacionales sobre Bombas Bo mbas Manuales y de Ariete

Contenido 1. 2. 3. 4. 5. ". &.

La Bomb Bomba a de de Ariet Ariete. e. Un Un poco poco de his histo toria ria Utilidad El go golp lpe e de de ari arie ete Fund Fu ndam amen entto hidr hidráu áuli lico co i!!er i eren enttes op opci cion ones es #á$im #á $imo o ap apro ro%e %ech cham amie ient nto o E ar ariete i r u ico mu tipu sor

Primeras Jornadas Internacionales Internacionales sobre Bombas Bo mbas Manuales y de Ariete

1. La bomba de Ariete. Un poco de historia El ingenio construido por el inglés Jon !iteust en "##$% se basaba en un principio de &uncionamiento no'edoso( Accionando manualmente un gri&o en una tuber)a conectada a un dep*sito de abasto% situado a un ni'el superior% pro'ocaba un golpe de ariete que permit)a ele'ar el l)quido asta un dep*sito colocado a una altura superior al dep*sito de alimentaci*n(

+ig( "( Esquema de &uncionamiento del ariete ideado por Jon !iteurst,

"( -anque de entrega $( -uber)a inclinada .( /0l'ula principal 1( -uber)a au2iliar 3( /0l'ula o gri&o 4( C0mara de aire #( -uber)a de subida 5( -anque ele'ado(

Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

En 1776 el francés Joseh Montgolfier concibió un ariete automático, construido siguiendo el mismo principio que los equipos actuales, al que denominó belier hydraulique. Este prototipo fue luego perfeccionado y finalmente patentado en 1796. esde entonces el ariete r u co a en o una amp a di!usi'n por todo el mundo.

Fig. 2. Esquema del ariete hidráulico ideado por Joseph Michael Montgolfier, construido con el mismo principio de funcionamiento de los equipos actuales (

Fue utilizado para alimentar a las famosas fuentes del Taj Mahal en la India y en el Ameer de Afganistán. En Francia también se utilizó la Bomba de Ariete para abastecer de agua a algunas fuentes.


+ig( .( Jardines del -a6 Maal 7"4348% actualmente regados mediante sistemas basados en bombas de ariete( El agua se toma del r)o 9amuna( En primer plano el mausoleo construido en m0rmol blanco(

+ig( 1( El r)o Murga desaparece en el desierto en Ameer 7A&ganistan8( Apro'ecamiento de recursos )dricos( El desierto trans&ormado en un 'ergel(


+ig( 3( Ariete idr0ulico C:tellerault% "545

+ig( 4( La &uente Cataigner( Bléneau% ";<1


2. Utilidad

+ig( #( Esquema de &uncionamiento de una bomba de ariete


+ig( 5( Esquema del sistema de bombeo de agua mediante el ariete idr0ulico(


+ig( ;( Apro'ecamiento de los recursos )dricos y ele'aci*n de agua mediante sistemas basados en el ariete idr0ulico(


+ig( "<( La bomba de ariete es impulsada por la energ)a del agua que &luye por la tuber)a que la alimenta( +unciona continuamente% todo el d)a sin interrupci*n( =o requiere electricidad ni otro combustible que la alimente( As)% no tiene costos operacionales ni causa poluci*n al medio ambiente( Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

+ig( "$( Esquema de la instalaci*n

+ig(""( Ariete !alton #

Algunos de los modelos dise>ados tienen capacidad para impulsar asta 1<(<<< litros al d)a(


+ig( ".( Captaci*n desde una corriente en super&icie 7r)o% acequia% embalse% etc8(

+ig( ".a

+ig( ".b Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

+ig( "1( Captaci*n desde un manantial Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

3. El golpe de ariete ?e denomina golpe de ariete al coque 'iolento que se produce sobre las paredes de un conducto &orzado% cuando el mo'imiento l)quido es modi&icado bruscamente( @n e6emplo sencillo lo tenemos en el e&ecto que se produce sobre la tuber)a cuando se cierra r0pidamente una lla'e de paso% un gri&o% etc(

+ig( "3( Proceso del golpe de ariete en una tuber)a( ttp,notaculturaldeldia(blogspot(com


La sobrepresi*n se origina en la '0l'ula que se cierra% y 'ia6a por la tuber)a a una 'elocidad que se llama celeridad C( La celeridad es la 'elocidad de propagaci*n de la onda% la cual puede ser calculada por la &*rmula propuesta por Allie'i,

9900

C =

D

48,3 + λ

e

donde, C D celeridad de la onda% ms(  D di0metro de la tuber)a% en m( % ( F D coe&iciente que tiene en cuenta el m*dulo el0stico del material de la tuber)a( Estos 'alores se conocen para cada material( ?e denomina &ase o periodo de la tuber)a el tiempo en que la onda de sobrepresi*n 'a y 'uel'e de una e2tremidad a otra de la tuber)a,

T =

2 L

C

siendo, L D longitud de la tuber)a y C la 'elocidad de propagaci*n de la onda 7celeridad( - D tiempo de maniobra( Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

?i T < 2 L



Maniobra r0pida



Maniobra lenta

C

Si T >

2 L

C

En la &*rmula de Allie'i% F es% como de a indicado% un coe&iciente dependiente de la elasticidad 78 del material constituti'o de la tuber)a% que representa principalmente el e&ecto de inercia del impulso idr0ulico% cuyo 'alor es, 10

λ =

10

/alores de F para allar la celeridad

#aterial de la tuber(a Palastros de ierro y acero +undici*n P/C PE ba6a densidad PE alta densidad

)*+g,m2-



$2"<"< "<"< .2"<5 $2"<# ;2"<#

<(3 " .. 7$

4. Fundamento hidráulico Aprovechamiento ingenieril del ‘’golpe de ariete’’

+ig( "4( Para el &uncionamiento de la bomba de ariete idr0ulico se requiere contar con una ca)da inicial no menor de un metro que se denomina altura de carga / y un caudal de alimentaci*n 0 ( Como resultado se tendr0 un caudal de descarga  y una altura de descarga h(


Es posible impulsar un &luido a alturas h que sean muy superiores a 1 'eces la altura / sin embargo la cantidad de llegada  disminuir0 considerablemente aciendo el sistema menos rentable( 2.Q. H H Ktro c0lculo q = apro2imado onde D<%44 q= Q

ρ

3.h

h

El rendimiento 78 del ariete idr0ulico representa el porcenta6e de agua que se puede bombear en relaci*n al total de la canalizada por el ariete% y 'ar)a en &unci*n del cociente ( Al aumentar el 'alor resultante% el rendimiento disminuye( En la tabla siguiente puede 'erse c*mo 'ar)a el rendimiento energético(

h,/

2

3

4

"



1

12



<%53

<%5"

<%#4

<%4#

<%3#

<%1.

<%$.

E6emplo, D 7Caudal de alimentaci*n8 D "<< litrosminuto  D 7Altura de cargaD . metros  D 7Altura de descarga8 D $1 metros La relaci*n  D 5% luego el rendimiento del ariete en estas condiciones equi'ale al 3# 7<%3#8 El caudal ele'ado q D <%3#2"<<2.$1D #%"$3 litrosminuto D 1.2" litros,d(a Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

+ig( "#( El equipo de bombeo basado en el principio del &en*meno &)sico conocido como golpe de ariete supone una tecnolog)a limpia% ecol*gica% e&iciente y sostenible( Los costes 'ar)an segNn el modelo y las obras complementarias( Esta tecnolog)a tiene un coste total de entre 1$3 a "$"3 O( La bomba de ariete% al contrario que la motobomba% no agota el caudal de alimentaci*n o abastecimiento por lo que el agua sobrante puede ser utilizado por otros bombas del mismo tipo(


5. i!erentes opciones

+ig( "5( isposici*n de las bombas de ariete( A la izquierda% disposici*n en paralelo( A la dereca% disposici*n en serie( -acQe 7";558R(


". #á$imo apro%echamiento

+ig( ";( Kco bombas de ariete instaladas en paralelo en eradun% India( Ci% 7$<<$8R(


+ig($<( Instalaci*n de 3 bombas de ariete conectadas en paralelo( SSS(cinadalogue(net


&. El ariete hidráulico multipulsor

Jan aemouts +ig( $"(H Ariete multipulsor

La patente del ariete hidráulico tradicional modificado se atribuye al técnico belga Jan Haemhouts, quien en 1990 llegó a Cuba y desde esa fecha hasta el día de su muerte en 1998 trabajó en diversos países: Haití, Nicaragua y Cuba. A Jan le movía la pasión desbordante de llevar el agua allí donde fuera necesaria utilizando para ello las tecnologías alternativas y participativas. Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

+ig( $$ Ariete idr0ulico multipulsor con tres '0l'ulas(

El ariete idr0ulico multipulsor sustituye la Nnica '0l'ula de los arietes con'encionales por un con6unto adecuado de '0l'ulas en posiciones *ptimas con el &in de aumentar la potencia y los rendimientos( Esto permite una ba6a relaci*n entre la 'elocidad m02ima del agua en el sistema y la 'elocidad del agua en el momento de cierre de las '0l'ulas con un m)nimo de contraimpulso% lo que permite reducir el largo y el di0metro del tubo de impulso( -ambién permite utilizar un solo tubo de impulso con 'arias unidades multipulsoras% lo que permite aumentar la potencia &rente a los arietes con'encionales que necesitan dise>ar el equipo en &unci*n de un di0metro dado( Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

+ig( $.( Ariete idr0ulico multipulsor% modelo AH1 7IMPAG8 con "< '0l'ulas(


(

Este modelo de ariete idr0ulico multipulsor con una tuber)a de impulso de 4 permite sal'ar desni'eles de 3 m% distancias de m0s de $<< m y 'olNmenes de agua diarios de "#.(<<< litros( Puede bene&iciar a una comunidad entre cien y mil abitantes o utilizarse para el riego de peque>as parcelas o para el abastecimiento de peque>as gran6as.



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