UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA CAMPUS KENNEDYFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGAS- INGENIERACARRERA DE INGENIERA MECNICAMECNICA DE FLUIDOS IIING Orlando Pineda

GOLPE DE ARIETE Y BOMBA DE ARIETE

Lenin Pilco MoraQuito, 13 de Mayo del 2015NDICE VLVULAS

OBJETIVOS3GENERAL3ESPECFICOS3MARCO TERICO4Qu es el golpe de ariete?4Cmo es el golpe de ariete?4Golpe de Ariete4Consecuencias del fenmeno5Donde ocurre el golpe de ariete5Como disminuir el golpe de ariete?6Vlvulas de Seguridad (Alivio)6Cmaras o chimeneas de equilibrio7Vlvulas de Check8Bomba de Ariete Hidrulico9Como funciona una bomba de ariete hidrulico?10Funcionamiento10Aplicaciones10Clculo del golpe de ariete10CONCLUSIONES11RECOMENDACIONES11BIBLIOGRAFA12

OBJETIVOSGENERAL

Entender el fenmeno transitorio que se produce por sobrepresiones y depresiones de un fluido y como puede daar a las tuberas.

ESPECFICOS

Comprender que el golpe de ariete se produce por un cierre brusco de una vlvula, lo que implica un cambio en alto o bajo de presiones. Aplicar los conocimientos adquiridos sobre presiones para dimensionar de la manera ms adecuada una tubera.

MARCO TERICO

Qu es el golpe de ariete?El golpe de ariete (choque hidrulico) es el incremento momentneo en presin, el cual ocurre en un sistema de agua cuando hay un cambio repentino de direccin o velocidad del agua. Cuando una vlvula de rpido cierre cierra repentinamente, detiene el paso del agua que est fluyendo en las tuberas, y la energa de presin es transferida a la vlvula y a la pared de la tubera. Las ondas expansivas se activan dentro del sistema. Las ondas de presin viajan hacia atrs hasta que encuentran el siguiente obstculo slido, luego continan hacia adelante, luego regresan otra vez. La velocidad de las ondas de presin es igual a la velocidad del sonido; por lo tanto, su explosin a medida que viaja hacia adelante y hacia atrs, hasta que se disipa por la prdida de friccin. Cualquiera que haya vivido en una casa antigua est familiarizado con la explosin que resuena a travs de las tuberas cuando una llave de agua es cerrada repentinamente. Esto es un efecto del golpe de ariete.Cmo es el golpe de ariete?Golpe de Ariete

Consecuencias del fenmeno

Dao en vlvulas Rompimiento de tuberas. Daos en dispositivos (sensores, medidores de flujo, manmetros)Donde ocurre el golpe de ariete

Como disminuir el golpe de ariete?Vlvulas de Seguridad (Alivio)FUNCIONAMIENTO

Diseadas para liberar un fluido cuando la presin interna de un sistema que lo contiene supere el lmite establecido (presin de tarado). Su misin es evitar una explosin, el fallo de un equipo o tubera por un exceso de presin. En este caso esta vlvula evita la explosin del sistema protegido o el fallo de un equipo o tubera por un exceso de presin.

ESQUEMAS

APLICACIONES

En instalaciones industriales, domesticas o comerciales que presenten cambios de presiones muy variables

RANGO DE TRABAJOServicio de lquidos o gases; Presiones de disparo de 0,68 a 413 bar (10 a 6000 psig); Conexiones finales de 6 a 12 mm y de 1/4 y 1/2 pulgada.

VENTAJASDESVENTAJAS

Ofrecen una seguridad ptima en procesos industriales. Ofrecen una alta durabilidad y fiabilidad. Costo demasiado elevado

Cmaras o chimeneas de equilibrio

Son recipientes de gran altura abiertos que protegen el tramo aguas abajo y reducen la intensidad del golpe de ariete aguas arriba. Se los puede encontrar en conducciones de alimentacin a centrales hidroelctricas o en impulsiones de abastecimiento, no en entornos industriales.Son de uso es limitado por la topografa de la zona.

Vlvulas de CheckFUNCIONAMIENTO

Estas vlvulas permiten que el fluido no retorne el momento que por cada de presin o por gravedad cerrndose automticamente cuando se produce este efecto, por eso tambin son llamadas vlvulas de no retorno.

ESQUEMAS

APLICACIONES

Para servicio con lquidos a baja velocidad.Tuberas para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulacin.

RANGOS DE TRABAJO

Vlvulas anti retorno totalmente soldadas, Serie CW. El diseo totalmente soldado permite la retencin fiable del fluido del sistema., El inicio del caudal hacia adelante se da con un diferencial de presin inferior a 0,14 bar (2 psig). La vlvula cierra con una contrapresin inferior a 0,14 bar (2 psig).

LIMITACIONES

Solo para controlar el retorno del fluido, no para controlar el caudal.

VENTAJASDESVENTAJAS

Ofrecen una larga vida de trabajo. La turbulencia y presiones dentro de este tipo de vlvula son muy bajas. Existe un recorrido mnimo del disco a la posicin de apertura total. Su mantenimiento es demoroso Cuando se daa preferible es cambiarla

Bomba de Ariete Hidrulico Es un dispositivo que es capaz de elevar un fluido por lo general agua, desde una fuente situada a una altura con respecto a la bomba la cual se denomina altura de trabajo, hasta otra altura considerablemente mayores sin necesidad de motores.Se puede definir tambin como unabomba hidrulicacclica que utiliza laenerga cinticay aprovecha el golpe de arieteen un fluido para subir una parte de esefluidoa un nivel superior.

VENTAJASDESVENTAJAS

Se lo puede considerar como un sistema de energa renovable El mantenimiento de este tipo de bomba es mnimo. Los costos de operacin son nulos Puede mantenerse funcionando 24 horas al da. Existe un aprovechamiento de la energa potencial. No necesita energa elctrica. Todo el equipo es de bajo costo.

Se debe utilizar para alturas de trabajo y por ende de elevacin limitadas, no se podr elevar el fluido a alturas demasiado grandes de la fuente. Existen perdidas de fluido, ya que parte del mismo se derrama en el proceso.

Como funciona una bomba de ariete hidrulico?

Es necesario un desnivel constante agua mnimo de 0.3 metros de altura proveniente de un rio, estanque o canal debe ser sedimentada y filtrada para mejorar su calidad y evitar que obstruya las vlvulas.Considerando una pendiente de 1%, es posible obtener un metro de desnivel en 100mts de distancia tal como se explica en el figura.Funcionamiento 1. Al descender el agua por la tubera con energa cintica a gran velocidad, cierra bruscamente la vlvula de impulso.2. Esto genera un aumento brusco o golpe de presin, de esta manera se abrir la vlvula check de descarga y parte del agua se comprime el aire de la cmara.3. Cuando se acaba la energa se cierra la vlvula de descarga, el aire de la cmara se descomprime elevando el agua por la tubera de bombeo.4. Por el principio de accin y reaccin el agua de la tubera retrocede, ocasionando una succin en la vlvula de aspiracin que renueva el aire de la cmara y por perdida de presin se produce la apertura de la vlvula de impulso para repetir el ciclo. Aplicaciones Despus de entender su funcionamiento se puede decir que las bombas de ariete hidrulico nos permiten accionar aspersores o elevar agua a colinas, andenes, abrevaderos de animales, tanques, viviendas, entre otras a una altura 10 o 16 veces la altura de alimentacin del agua Se pueden instalar en serie o en paraleloClculo del golpe de ariete

CONCLUSIONES

El golpe de ariete es un fenmeno fsico negativo que se puede dar en distintos sistemas de tuberas mirndolo desde una perspectiva donde todos nuestros dispositivos accesorios y mquinas de nuestro sistema pueden ser afectados, ya que si lo considera a gran escala podemos obtener prdidas econmicas y de produccin por ende es necesario establecer medidas para controlarlo. Por otro lado la bomba de ariete hidrulico utilizada como fuente de energa es netamente ecolgica debido a que no necesita utilizar combustible, lubricantes para su combustin. Los nuevos modelos son ms eficientes y se sigue desarrollando investigaciones con otro tipo de materiales para bajar su costo.

RECOMENDACIONES

Para evitar el fenmeno del golpe de ariete se recomienda utilizar dispositivos que controlen. Limpiar el filtro de la tubera de impulso y la cisterna segn el grado de contaminacin. Si se observa algn tipo de obstruccin, se debe cambiar el filtro de la rejilla por uno de acero inoxidable. Limpiar el oxido Si se deterioran los discos de las vlvulas, se los puede cambiar por otros de nitrilo o neopreno. Puede convenir cambiar la vlvula de descarga o cambiar sus partes metlicas por las de plstico.

BIBLIOGRAFA Mott, R. Mecnica de Fluidos Aplicada. Madrid, Espaa: Pearson Education. 1996

Termodinmica y Mecnica de Fluidos Grados en Ingeniera Marina y Martima, Golpe de ariete y cavitacin,[en lnea]. Marzo 2000, Mayo 2015, [13 de Mayo del 2015].Disponible en la Web:http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20Termo%20y%20MF/00%20GRADOS/MF%20T05.pdf agcdistribuciones. "Vlvula de Alivio",[en lnea]. Septiembre 2010, Mayo 2015, [13 de Mayo del 2015].Disponible en la Web:http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/instrumentacion/curso-completo-instrumentacion-industrial/item/224-los-posicionadores-de-valvulas-conceptos-claros-y-definitivos.html Tecnologa en Breve "Golpe de ariete",[en lnea]. Septiembre 2010, Mayo 2015, [13 de Mayo del 2015].Disponible en la Web:http://www.nesc.wvu.edu/pdf/dw/publications/ontap/2009_tb/spanish/water_hammer_DWFSOM141.pdf Escuela Universitaria de Ingeniera Tcnica Agrcola de Ciudad Real "Golpe de ariete", [en lnea]. Septiembre 2010, Mayo 2015, [13 de Mayo del 2015].Disponible en la Web:http://www.uclm.es/area/ing_rural/trans_hidr/tema10.pdf