BOMBA DE ARIETE HIDRAULICOLa bomba de ariete hidrulico es una mquina de construccin y funcionamiento muy sencillo y de bajo costo, este aprovecha la elevada presin generada por el fenmeno conocido como golpe de ariete hidrulico para impulsar un fluido a una altura superior de su altura inicial.FUNCIONAMIENTO Para el funcionamiento de la bomba de ariete hidrulico se requiere contar con una cada de fluido inicial no menor de un metro que se denomina altura de carga H y un caudal de alimentacin Q.

Es posible impulsar un fluido a alturas h que sean muy superiores a 4 veces la altura H, sin embargo la cantidad de fluido de llegada q disminuir considerablemente haciendo el sistema menos productivo. De acuerdo al diseo se pueden construir bombas de ariete hidrulico de diferentes tamaos como 1, 2, 4, 8, de esto depender el caudal de llegada y por lo tanto la altura final de llegada. (Ms adelante se muestra el proceso de construccin para una bomba de ariete de 1 en base a accesorios de PVC).POTENCIAL DE USOPor el bajo costo de construccin, costo de operacin cero y cero contaminacin (no se utiliza ningn tipo de energa ni combustible fuera de la fuerza del fluido) se considera que este equipo puede ser utilizado en casi toda actividad donde el caudal inicial de fluido no sea un problema o pueda ser reciclado.La presente tecnologa es una alternativa de solucin con muchsimas ventajas con respecto al uso de sistemas y equipos de bombeo ms conocidos (motobombas, electro bombas), por tanto nos corresponde a nosotros plantear esta alternativa muy antigua por cierto en usos y necesidades actuales como riego, agua potable y otros.Elgolpe de arieteopulso de Zhukowski, llamado as por el ingeniero rusoNikoli Zhukovski, es junto a lacavitacin, el principal causante de averas entuberas e instalaciones hidrulicas.

Material destruido por un "golpe de ariete".Elgolpe de arietese origina debido a que el fluido es ligeramenteelstico(aunque en diversas situaciones se puede considerar como unfluidono compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente unavlvulao un grifo instalado en el extremo de unatuberade cierta longitud, las partculas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrs y que siguen an en movimiento. Esto origina unasobrepresinque se desplaza por la tubera a unavelocidadque puede superar lavelocidad del sonidoen el fluido. Esta sobrepresin tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo suvolumen, y dilata ligeramente la tubera. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubera se ha detenido, cesa el impulso que la comprima y, por tanto, sta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubera que se haba ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensin normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otraonda de presinen el sentido contrario. El fluido se desplaza en direccin contraria pero, al estar la vlvula cerrada, se produce una depresin con respecto a la presin normal de la tubera. Al reducirse la presin, el fluido puede pasar a estado gaseosoformando una burbuja mientras que la tubera se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubera, si laondano se ve disipada, por ejemplo, en un depsito apresin atmosfrica, se reflejar siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresin del fluido y la dilatacin de la tubera.Si el cierre o apertura de la vlvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubera ida y vuelta, la sobrepresin mxima se calcula como,donde: es la velocidad de la onda (velocidad relativa respecto al fluido) de sobrepresin o depresin, es la velocidad media del fluido, en rgimen, es la aceleracin de la gravedad.A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:

donde: es el mdulo elstico del fluido, es la densidad del fluido, es el mdulo de elasticidad (mdulo de Young) de la tubera que naturalmente depende del material de la misma, es el espesor de las paredes de la tubera, es el dimetro de la tubera.Para el caso particular de tener agua como fluido: Esta expresin se llega a la frmula de Allievi:

donde se introduce una variable (lambda) que depende del material de la tubera, y a modo de referencia se da el siguiente valor: El problema del golpe de ariete es uno de los problemas ms complejos de la hidrulica, y se resuelve generalmente mediantemodelos matemticosque permiten simular el comportamiento del sistema.Lasbombas de arietefuncionan gracias a estefenmeno.Este fenmeno es muy peligroso, ya que la sobrepresin generada puede llegar a entre 60 y 100 veces la presin normal de la tubera, ocasionando roturas en los accesorios instalados en los extremos (grifos, vlvulas, etc.)

CONSECUENCIASLa fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud del conducto, ya que las ondas de sobrepresin se cargarn de msenerga, e inversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra la llave: cuanto menos dura el cierre, ms fuerte ser el golpe.El golpe de ariete estropea el sistema de abastecimiento de fluido, a veces hace reventar tuberas dehierro colado, ensancha las deplomo, arranca codos instalados, etc.DISPOSITIVOS PARA CONTROLAR GOLPE DE ARIETEPara evitar este efecto, existen diversos sistemas: Para evitar los golpes de ariete causados por el cierre de vlvulas, hay que estrangular gradualmente la corriente de fluido, es decir, cortndola con lentitud utilizando para ello, por ejemplo,vlvulas de asiento. Cuanto ms larga es la tubera, tanto ms tiempo deber durar el cierre. Sin embargo, cuando la interrupcin del flujo se debe a causas incontrolables como, por ejemplo, la parada brusca de unabombaelctrica, se utilizan tanques neumticos con cmara deaire comprimido, torres piezomtricas o vlvulas de muelle que puedan absorber la onda de presin, mediante un dispositivo elstico. Otro mtodo es la colocacin de ventosas de aireacin, preferiblemente trifuncionales1. funcin: introducir aire cuando en la tubera se extraiga el fluido, para evitar que se generen vacos;2. funcin: extraccin de grandes bolsas de aire que se generen, para evitar que una columna de aire empujada por el fluido acabe reventando codos o, como es ms habitual en las crestas de las redes donde acostumbran a acumularse las bolsas de aire;3. funcin: extraccin de pequeas bolsas de aire, debido a que el sistema de las mismas ventosas por lado tienen un sistema que permite la extraccin de grandes cantidades y otra va para las pequeas bolsas que se puedan alojar en la misma ventosa. Otro caso comn de variacin brusca de la velocidad del flujo en la tubera se da en las centrales hidroelctricas, cuando se produce una cada parcial o total de la demanda. En estos casos tratndose de volmenes importantes de fluido que deben ser absorbidos, se utilizan en la mayora de los casos torres piezomtricas, o chimeneas de equilibrio que se conectan con la presin atmosfrica, o vlvulas de seguridad.