Ao de la Integracin Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

BOMBA DE ARIETE

CTEDRA

: FLUJO DE FLUIDOS.

CATEDRTICO INTEGRANTE

: :

Pascual Vctor Guevara Yanqui

ROMAN MONTES, Miguel. POMA LLANA ROSMERY, Angela. SEMESTRE : VI-A

Huancayo Per 2012

OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL: Evaluar el funcionamiento de la bomba de ariete hidralico.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Determinar el rendimiento de la bomba de ariete. Determinar el caudal elevado de la bomba de ariete. Determinar la potencia real de la bomba de ariete.

MARCO TERICO BOMBA DE ARIETE HIDRULICOLos arietes hidrulicos, son uno de los tipos de bomba de agua que funcionan aprovechando la energa hidrulica, sin requerir otra energa externa como la bencina, gas, petrleo electricidad, etc. Esto hace que la construccin y funcionamiento sea sencillo y de bajo costo siendo su rendimiento energtico cerca de 70%.. Mediante un ariete hidrulico, se puede conseguir elevar parte del agua de un arroyo o acequia a una altura superior de su altura inicial, aprovechando la elevada presin generada por el fenmeno conocido como golpe de ariete hidrulico. Tambin se puede emplear para riego por aspersin.

1. GOLPE DE ARIETE El golpe de ariete o pulso de Joukowski, se origina debido a que el fluido es ligeramente elstico . En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una vlvula o un grifo instalado en el extremo de una tubera de 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 una sobrepresin que se desplaza por la tubera a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresin tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, 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. 2. FUNCIONAMIENTO

El concepto del funcionamiento de esta bomba es el "golpe de ariete" onda de choque. El agua tiene un peso, por lo que un volumen de agua que se mueve a cierta velocidad tiene un momento que no quiere que se detenga inmediatamente. Si un flujo de agua que se mueve en una tubera se encuentra con una vlvula de cierre de repente, la presin se incrementa de repente debido a que toda el agua se detuvo de golpe (eso es lo que el golpe de ariete es - la punta de presin.

(1) Agua (flechas azules) comienza a fluir a travs del tren de tubos y

la vlvula (# 4 en el diagrama), que est abierto al principio. El agua acelera a lo largo de la tubera hasta alcanzar una velocidad que hace que se cierre la vlvula #4.

(2) Hay

un momento en que el agua se est moviendo tan rpidamente a travs de la vlvula (# 4) que se agarra a la aleta de retencin oscilante, tirando hacia arriba y es detenida por un golpe. El cierre de la vlvula hace que haya una alta presin (flechas rojas) en la vlvula cerrada. La alta presin que es producida por el golpe hace que el agua (flechas azules) permita la apertura de la vlvula de retencin #5 y tambin el pase del agua a la cmara de presin hasta equilibrar las fuerzas. Tambin una parte del agua comienza a moverse (flechas rojas) hacia atrs en la tubera que genera una velocidad pequea.

(3) A medida que la onda de presin o un punto (flechas rojas) se

mueve hacia atrs por la tubera, se crea una situacin de menor presin (flechas verdes) en la vlvula de residuos. El resorte vlvula de retencin (# 5) se cierra cuando la presin disminuye, mantener la presin en la cmara de presin. (4)

(5) En algn momento esta presin (flechas verdes) se vuelve muy

bajo que la aleta de la vlvula de residuos (# 4) vuelve a caer, la apertura de la vlvula de desage de nuevo.

(6) La mayora de los golpes de ariete de alta presin de onda de choque (flechas rojas) dar a conocer en la entrada del tren de tubos, que est abierto a la masa de agua de origen. Una pequea porcin puede viajar por el tren de tubos, pero en cualquier caso despus de la onda de choque se ha puesto en libertad, la presin comienza a aumentar de nuevo en la vlvula de residuos (# 4), simplemente debido a la elevacin de la fuente de agua, y el agua comienza a fluir hacia el cilindro hidrulico de nuevo.(7) El agua empieza a salir de la vlvula de residuos (# 4), y el

proceso comienza de nuevo. Cada "pulso" o el ciclo de la presin empujan un poco ms en la cmara de presin. Si la vlvula de salida queda cerrada, el ariete se acumular a una presin mxima (llamado cabeza de corte de las bombas) y dejar de trabajar. Por lo general, ocho galones de agua deben pasar a travs de la vlvula de residuos para cada 1 galn de agua bombeada.. Que es aceptable para una situacin de arroyo o ro, pero no puede ser una buena opcin para un estanque que no tiene un flujo de buena primavera. 1. INCLUSOR DE AIRE El incluso de aire es un pequeo orificio de 1,5 a 2 mm de dimetro, con un alambre de cobre que pasa por l con cierta holgura, para permitirle a la cmara de aire tomar alguna burbuja en cada golpe de ariete y mantener la presin en la cmara de aire. Por supuesto, tambin saldr una pequea cantidad de agua en cada golpe de ariete. Pero si no hay cmara de aire que acte como

amortiguadora del golpe de ariete, este mismo rompera el dispositivo y dejara de funcionar.2. RENDIMIENTO DE UNA BOMBA DE ARIETE.

(R) El rendimiento del ariete hidrulico vara en funcin de cociente H/h. Al aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye; en la tabla siguiente puede verse cmo vara el rendimiento energtico.

Tabla 013. El caudal elevado (q):

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=RQhH .. ..(1)

4. potencia terica de una bomba

. (2) En donde:

es el peso especfico del fluido Q es el caudal hb es la ganancia de carga en la bomba

Esta expresin puede deducirse fcilmente de la expresin general de la potencia:

La potencia real de una bomba es:

.. (3)

En donde:

es el rendimiento de la bomba Pb es la potencia terica de la bomba

1. Ecuacin de Bernoulli De la primera ley de la termodinmica se puede concluir una ecuacin estticamente parecida a la ecuacin de Bernoulli anteriormente sealada, pero conceptualmente distinta. La diferencia fundamental yace en los lmites de funcionamiento y en la formulacin de cada frmula. La ecuacin de Bernoulli es un balance de fuerzas sobre una partcula de fluido que se mueve a travs de una lnea de corriente, mientras que la primera ley de la termodinmica consiste en un balance de energa entre los lmites de un volumen de control dado, por lo cual es ms general ya que permite expresar los intercambios energticos a lo largo de una corriente de fluido, como lo son las prdidas por friccin que restan energa, y las bombas o ventiladores que suman energa al fluido. La forma general de esta, llammosla, "forma energtica de la ecuacin de Bernoulli" es:

(4) Donde:

es el peso especfico ( = g). W es una medida de la energa que se le suministra al fluido. hf es una medida de la energa empleada en vencer las fuerzas de friccin a travs del recorrido del fluido. Los subndices 1 y 2 indican si los valores estn dados para el comienzo o el final del volumen de control respectivamente. g = 9,81 m/s2 y gc = 1 kgm/(Ns2)

Suposiciones La ecuacin arriba escrita es un derivado de la primera ley de la termodinmica para flujos de fluido con las siguientes caractersticas.

El fluido de trabajo, es decir, aqul que fluye y que estamos considerando, tiene una densidad constante. No existe cambio de energa interna.

PARTE EXPERIMENTALEQUIPOS Y MATERIALES: Codo 1 PVC

Cinta tefln Pegamento de PVC 2 TEE PVC 1 3 NIPLE PVC Vlvula de check de fondo Valvula check de paso Vlvulas de paso Abrazaderas

PROCEDIMIENTO: Se procede al armado de la bomba de ariete.

Se llane el tanque de agua una altura de terminada.

previamente ubicada a

Abrimos la llave de salida del tanque para poder calibrar la bomba. Ubicamos la manguera a cierta altura para poder

calcular dicho caudal y la presion en el manometro.

CLCULOS Y RESULTADOS Datos experimentalescaudal elevado Q(ml/s) 36,48 47,22 caudal de alimentacin Q(ml/s) 125 125

1 2

H(m) 3,1 2,7

P(Psi) 6 5

P(Bar) 0,414 0,345

Calculos realizadosHallando el rendimiento de la bomba de ariete. De la tabla 01 Interpolamos el rendimiento para nuestras alturas repectivas.

H(m) 1 2 3,1 2,7

h(m) 1,35 1,35

H/h 2,30 2,00

Rendimien to(R) 0,838 0,85

Hallando el caudal elevado terico de la bomba de ariete. De la ecuacin 01 : q=RQhH q1=0.8381201.353.1 q1=45.62 ml q2=0.851201.352.7 q1=53.13 mlHallando el margen de error del caudal elevado.

caudal experimental Q(ml/s) 36,48 47,22

caudal terico Q(ml/s) 45,62 53,13

porcentaje de error %error 20,03 11,11

Hallando la potencia de la bomba de ariete

Hallando la velocidad elevada: El diametro de la maguera es de 1.8 cm caudal elevado Q(ml/s) 36,48 47,22 velocidad elevada V(m/s) 0,143 0,186

1 2

Hallando la velocidad de alimentacin: El diametro de la maguera es de 5 cm caudal de alimentacin Q(ml/s) 125 velocidad de alimentacin V(m/s) 0,064

1

Hallando la ganancia de carga: De la ecuacion 04:

W = + p H

2 2 v2 v1 +h f 2g

W =3.1 .35 + p 11.751 m

0.143 2 0.064 2 9.81

2

Wp =

1 2

Ganancia de carga(m) 1,751 1,752

Hallando la potencia de la bomba: La ganancia de carga para ambos casos es semejante(Se considerara un promedio): Wp=1.7515 De la ecuacin 02:

Pb=10009.8136.4810-61.7515 Pb=0.627 wats 1 2 La potencia real ser: Potencia(W) 0,627 0,811

Preal=0.627/0.838 Preal=0.748 wats Potencia real(watts) 0,748 0,955

1 2

DISCUSIN DE RESULTADOSEl caudal se va influenciado considerablemente segn la altura elevacin. de

Nuestro rendimiento es muy alto debido a que nuestra altura altura de elevacin es pequea ya que nuestra altura de elvacin es cercana a nuestra altura de alimentacin, solo se hizo un ejemplo practico para demostrar el funcionamiento de la bomba de ariete. El caudal elevado tiene un considerable porcentaje de error respecto al teorico, esto puede deberse a que el rendimiento obtiene en la bibliografa fue hecha en base a alturas grandes.

CONCLUSIONES

Se determin el rendimiento de la bomba de ariete: R 0,838 0,85

1 2

Se determin el caudal de elevacin y su respectivo porcentaje de error: caudal experimental Q(ml/s) 36,48 47,22 caudal terico Q(ml/s) 45,62 53,13 porcentaje de error %error 20,03 11,11

Se determino la potencia real de la bomba de ariete. Potencia real(watts) 0,748 0,955

1 2

BIBLIOGRAFA Pump Application Engineering Hicks and Edwards. Mecnica de los fluidos y maquinas hidrulicas. Claudio Mataix. Biblioteca de

la U.S.B. Bombas y Maquinas Soplantes Centrifugas. A.H. Church.

http://cosmosproyectual.zoomblog.com/archivo/2007/06/30/como-construirun-ariete-hidrulico-sen.html...(1) http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_de_una_bomba_hidr%C3%A1ulica (2 y 3).

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli .............(4)