INFORME
1.-INTRODUCCIÓN
El ariete hidráulico utiliza el fenómeno conocido como “golpe de ariete” para elevar el agua. Este fenómeno se suele observar cuando se interrumpe repentinamente el flujo del agua en una tubería; lo que pasa inmediatamente es que los tubos se estremecen a causa de una súbita subida de presión al interior de la tubería.
Entonces, en la bomba de ariete se interrumpe constantemente el flujo de la tubería de admisión gracias a una válvula check, lo que ocasiona que se suba la presión y parte del agua sea impulsada hacia el tubo que eleva el agua.
Un ariete hidráulico solo puede elevar parte del agua que recibe, pero aún así es un dispositivo muy útil considerando que se puede utilizar para aprovechar arroyos o ríos con suficiente pendiente. Es esas situaciones el agua “desechada” regresará a la fuente sin generar desperdicio del preciado líquido.
El uso de las bombas de ariete puede permitir un mejor aprovechamiento de los recursos hídricos de los que disponen muchos campesinos. Por medio de este dispositivo se pueden regar cultivos, suministrar agua a los animales de la granja o suministrar el agua de uso doméstico.
2.- OBJETIVOS
General: Evaluar el funcionamiento de la bomba de ariete hidráulico, en condición de campos para la elaboración de una base de datos técnicos.
Específicos
Determinar las características hidráulicas de la bomba de ariete hidráulico.
Calcular la eficiencia de un Ariete hidráulico, según el punto de vista de los autores.
Identificar qué diferencia existe en cada uno de los puntos de vistas de los autores.
Determinar las pérdidas que existen en el sistema
3.- ACCESORIOS:
* 2 codos de 45º
* tubería
* 2 válvulas de paso
* 2 acoples
* Manómetro de 60 Psi
* 1 envase de 2000ml
4.- MARCO TEÓRICO
La bomba de ariete Las bombas de ariete hidráulicas utilizan la inercia creada por un flujo de agua en un tubo que para de bombear una porción del agua en ascenso.
Necesita tener una caida de agua mínima de tres (3) pies o un (1) metro de un riachuelo.
Esto puede ser una caída natural o una creada por medio de una represa, o un dique.
Esta caída se conoce como “la toma de impulsor.” La altura del agua que es bombeada desde el ariete al punto de uso conocido como “la entrega.” Debe ser más o menos de dos (2) a tres (3) veces la altura de la toma, para mantener una presión de respaldo en la línea. Mientras más alto se bombee el agua, menor será la cantidad de agua.
En condiciones de bajo flujo, el uso de tanques permite recoger o almacenar una mayor cantidad de agua, puesto que la bomba funciona todo el tiempo.
Esquema general del sistema
Fuente del agua (A) Tubo de admisión (B) Válvula check de fondo (C) Válvula check de paso (D) Cámara de aire (E) Tubo de subida (F) Depósito elevado (G) Altura bombeada (H) Desnivel de la fuente del agua (h) Los elementos que se señalan en el esquema anterior son las distintas partes de un ariete hidráulico. La válvula check de fondo, (C) generalmente se coloca verticalmente hacia
arriba para que se abra continuamente y permita salir el agua con cada ciclo.
La válvula check de paso (D) permite que el agua suba pero que no baje. La cámara de aire amortigua la presión súbita, permitiendo de esta forma un flujo parejo. Cada uno de estos componentes son muy accesibles y pueden utilizarse los hechos de PVC.
Funcionamiento El funcionamiento del dispositivo es bastante simple:
El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que hace que se cierre la válvula A;
entonces se crea una fuerte presión ejercida por el agua que se encuentra en movimiento y es detenida de golpe;
así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito hasta que se equilibran las presiones;
Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez.
El agua pasa a golpes de ariete al depósito, pero sale de este con continuidad ya que el ariete funciona de uno a dos ciclos por segundo. La cámara de aire del depósito es fundamental para su funcionamiento. Para asegurar la permanencia de esta cámara de aire se usa el inclusor de aire que incorpora unas pocas burbujas en cada ciclo. Inclusor de aire El inclusor de aire es un pequeño orificio de 1,5 a 2 mm de diámetro, con un alambre de cobre que pasa por él con cierta holgura, para permitirle a la cámara de aire tomar alguna burbuja en cada golpe de ariete y mantener la presión en la cámara de aire Por supuesto, también saldrá una pequeña cantidad de agua en cada golpe de ariete. Pero si no hay cámara de aire que actúe como amortiguadora del golpe de ariete, este mismo rompería el dispositivo y dejaría de funcionar.
5.- PROCEDIMIENTO
1. Reunimos todos los accesorios, tubería y envases para proceder a armarlos.
2. Luego de haberlos armado todo el equipo procedemos a llenar el tanque con agua para poder realizar la práctica.
3. Abrimos la llave del tanque hasta que se llene la manguera y poder calibrar la bomba.
4. Ubicamos la manguera a una altura de 2.18m, para proceder a llenar el envase de 2000ml y tomar el tiempo que tarda en llenarse este.
5. Realizamos el mismo procedimiento otra vez, pero a otra altura diferente y observamos que tiempo tarda en llenarse el envase.
6. Observamos cuanto se ha vaciado el tanque después de haber realizado los dos pasos anteriores.
7. Luego procedemos a llenar nuevamente el tanque para realizar otro tipo de medición de manera directa sin la bomba de ariete.
8. Después de haber llenado el tanque, abrimos la llave para tomar el tiempo que tarda en llenarse el envase, este procedimiento lo realizamos varias veces.
9. Hecho todo esto, tabulamos todos los datos obtenidos en la práctica para realizar los cálculos correspondientes.
6.- CÀLCULOS
Medición con todos los accesorios:
Primera medición
Q
Altura
Envase
Tiempo de llenado
2.18 m
2000 ml
31 s
Q v* A
V 2000ml t 31s
v
Q 64.51ml / s
6.45x105 m 3 / s (0.0216) 2 * ) / 4
v 0.176m / s
Q 6.45x10 5 m 3 / s
PA
ZA
VA 2 PB VB 2 hl ZB 2g 2g
PA 0 VA 0 PB 0 ZA hl ZB
VB 2 2g
hl 5.21m 2.73m
(0.176m / s ) 2 2 * 9.81m / s 2
hl 2.48m
Hi hd h
`hd 2.48m
Hi 2.48m 2.48m Hi 4,96m Pu q b * Hi * g *
qb
2 * Q * Ha 3 * Hd
qb
2 * 6.45x10 5 m 3 / s * 2.73m 3 * 5.21m
Pu 2.25m 3 / s * 4.46m * 9.81m / s 2 * 1000kg / m 3 Pu 1,095W
Pb Ha * Y * Q Pb 2,73m * 9810N / m3 * 5,698x10 4 m3 / s Pb 15,26W
Eficiencia 0,569W 100, % 15,26W n 7,17%
qb 2.25x105 m 3 / s
Rankine
Nu q.Hi Ha .g. Nu 2.25x10 5 m 3 / s * (4,96 2.73m) * 9.81m / s 2 *1000kg / m 3 Nu 0,4922W
Nb Q * Ha * g * Nb 6.45x105 m 3 / s * 2.73m * 9.81m / s 2 *1000kg / m 3 Nb 1,73
qHi Ha R 100; 0 0 QHa
2.25x10 5 m 3 / s Hi 2.73m R 100; 0 0 6.45x10 5 m 3 / s * 2.73m R 27,98%
q 100; 0 0 Qq
2.25x105 m 3 / s 100; 0 0 6.45x105 m 3 / s 2.25x105 m 3 / s 25,86%
Segunda medición
Q
Altura
Envase
Tiempo de llenado
3.49 m
2000 ml
42 s
V 2000ml t 42s
Q 47.62ml / s Q 4.762x10 5 m 3 / s
Q v* A v
4.762x10 5 m 3 / s (0.0216) 2 * ) / 4
v 0.129m / s
PA
ZA
VA 2 PB VB 2 hl ZB 2g 2g
PA 0 VA 0 PB 0 ZA hl ZB
VB 2 2g
hl 6.52m 2.73m hl 3.79m
(0.129m / s ) 2 2 * 9.81m / s 2
Hi hd h
`hd 3,79 m
Hi 3,79m 3.79m Hi 7,58m
qb
2 * Q * Ha 3 * Hd
qb
2 * 6.45x10 5 m 3 / s * 2.73m 3 * 6,52m
Pu qb * Hi * g * 5
Pu 1,8 x10 m / s * 7,58m * 9.81m / s *1000kg / m 3
2
3
Pu 0,81W
qb 1,8 x10 5 m 3 / s
Pb Ha * Y * Q Pb 2,73m * 9810N / m3 * 5,698x104 m3 / s Pb 15,26W
Pu 100, % Pb
n (0,81/ 15,26) *100% n 5,3% Rankine
Nu q.Hi Ha .g. Nu 1,8 x105 m 3 / s * (7,58 2.73m) * 9.81m / s 2 *1000kg / m 3 Nu 0,85 Nb Q * Ha * g * Nb 6.45x105 m 3 / s * 2.73m * 9.81m / s 2 *1000kg / m 3 Nb 1,73
qHi Ha R 100; 0 0 QHa
1,8 x10 5 m 3 / s 7,58 2.73m R 100; 0 0 6.45 x10 5 m 3 / s * 2.73m R 49,5%
q 100; 0 0 Qq
1,8 x10 5 m 3 / s 100; 0 0 6.45x10 5 m 3 / s 1,8 x10 5 m 3 / s
21,82%
Medición directa: Llenado del envase
Medición 1
Medición 2
Medición 3
4.82 s
2.88 s
2.84 s
t1 t 2 t 3 3 t1 t 2 t 3 3 3.51.s
t promedio t promedio t promedio
v t 2000ml Q 3.51s Q 569.80ml / s Q
Q 5.698x10 4 m 3 / s
Q v* A v
5.698x10 4 m 3 / s (0.0216) 2 * ) / 4
v 1.55m / s
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Según los cálculos realizados se obtuvo unas eficiencias bajas según el criterio de unos los autores.
El caudal debe de ser constante para que no exista saltos de caudal
Hay que tener en cuenta todos los accesorios del sistema para poder determinar las pérdidas totales.
La bomba de ariete consta de una cámara de aire que provoca la elevación del agua al tanque de descarga.
Tenemos que calibrar la bomba de ariete para que el agua tenga un flujo de caudal constante.
Cuando realizamos de manera directa, sin la bomba de ariete el caudal fue mayor, ya que el embase tardo en llenarse en menos tiempo.
Según el criterio de Rankine las eficiencias nos resultaron altas.
8. BIBLIOGRAFÍA: http://ceba.org.ec/site/index.php?option=com_content&task=category§ionid=5&id=38 &Itemid=87 http://www.intikallpa.org/wp-content/uploads/2010/08/jvariete.pdf
