presentaciÓn bomba de ariete [modo de compatibilidad]

Primeras Jornadas Internacionales

sobre Bombas Manuales y de Arietesobre Bombas Manuales y de Ariete

Bombas de Ariete

Primeras Jornadas Internacionales sobre Bombas Manuales y de Ariete

Luis Lorenzo Gutiérrez

José Antonio Mancebo Piqueras

Contenido

1. La Bomba de Ariete. Un poco de historia

2. Utilidad

3. El golpe de ariete

4. Fundamento hidráulico

5. Diferentes opciones

6. Máximo aprovechamiento

7. El ariete hidráulico multipulsor



1. La bomba de Ariete. Un

poco de historia

El ingenio construido por el inglés

John Whitehust en 1772, se

basaba en un principio de

funcionamiento novedoso.

Accionando manualmente un

grifo en una tubería conectada a

un depósito de abasto, situado a

un nivel superior, provocaba un

golpe de ariete que permitía


Fig. 1. Esquema de funcionamiento del ariete ideado por John

Whitehurst:

1. Tanque de entrega

2. Tubería inclinada

3. Válvula principal

4. Tubería auxiliar

5. Válvula o grifo

6. Cámara de aire

7. Tubería de subida

8. Tanque elevado.

golpe de ariete que permitía

elevar el líquido hasta un depósito

colocado a una altura superior al

depósito de alimentación.

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.

Desde entonces el ariete

hidráulico ha tenido una amplia


Fig. 2. Esquema del ariete hidráulico ideado por Joseph Michael

Montgolfier, construido con el mismo principio

de funcionamiento de los equipos actuales.

hidráulico ha tenido una amplia

difusión por todo el mundo.

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.

Fig. 3. Jardines del Taj Mahal

(1656), actualmente regados

mediante sistemas basados en

bombas de ariete. El agua se

toma del río Yamuna.

En primer plano el mausoleo

construido en mármol blanco.

Fig. 4. El río Murgah

desaparece en el desierto en

Ameer (Afganistan).

Aprovechamiento de recursos

hídricos. El desierto


hídricos. El desierto

transformado en un vergel.


Fig. 5. Ariete hidráulico Châtellerault, 1868 Fig. 6. La fuente Chataigner. Bléneau, 1904

2. Utilidad


Fig. 7. Esquema de funcionamiento de una bomba de ariete


Fig. 8. Esquema del sistema de bombeo de agua mediante el ariete hidráulico.


Fig. 9. Aprovechamiento de los recursos hídricos y elevación de agua mediante sistemas basados en

el ariete hidráulico.


Fig. 10. La bomba de ariete es impulsada por la energía del agua que fluye por la tubería que la alimenta. Funciona

continuamente, todo el día sin interrupción. No requiere electricidad ni otro combustible que la alimente. Así, no tiene

costos operacionales ni causa polución al medio ambiente.


Fig.11. Ariete Walton 7

Algunos de los modelos diseñados tienen capacidad para impulsar hasta 40.000 litros al día.

Fig. 12. Esquema de la instalación

Fig. 13. Captación desde una corriente

en superficie (río, acequia, embalse,

etc).

Fig. 13a


Fig. 13b


Fig. 14. Captación desde un manantial

3. El golpe de ariete

Se denomina golpe de ariete al choque violento que se produce sobre las paredes de un

conducto forzado, cuando el movimiento líquido es modificado bruscamente.

Un ejemplo sencillo lo tenemos en el efecto que se produce sobre la tubería cuando se

cierra rápidamente una llave de paso, un grifo, etc.


Fig. 15. Proceso del golpe de ariete en una tubería.

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La sobrepresión se origina en la válvula que se cierra, y viaja por la tubería a una

velocidad que se llama celeridad ‘’C’’.

La celeridad es la velocidad de propagación de la onda, la cual puede ser calculada por

la fórmula propuesta por Allievi:

donde:

C = celeridad de la onda, m/s.

D = diámetro de la tubería, en m.

e = espesor de la tubería, en m.

e

DC

λ+=

3,48

9900


e = espesor de la tubería, en m.

λ = coeficiente que tiene en cuenta el módulo elástico del material de la tubería.

Estos valores se conocen para cada material.

Se denomina fase o periodo de la tubería el tiempo en que la onda de sobrepresión va

y vuelve de una extremidad a otra de la tubería:

C

LT

2=

siendo:

L = longitud de la tubería y C la velocidad de propagación de la onda (celeridad.

T = tiempo de maniobra.

SiC

LT

2< � Maniobra rápida

Si C

LT

2> � Maniobra lenta

En la fórmula de Allievi, λ es, como de ha indicado, un coeficiente dependiente de la

elasticidad (ε) del material constitutivo de la tubería, que representa principalmente

el efecto de inercia del impulso hidráulico, cuyo valor es:

ελ

1010=


ε

Material de la tubería Ε(kg/m2) λ

Palastros de hierro y acero

Fundición

PVC

PE baja densidad

PE alta densidad

2x1010

1010

3x108

2x107

9x107

0.5

1

33 (20-50)

500

111.1

Valores de λ para hallar la celeridad

4. Fundamento hidráulico

Aprovechamiento ingenieril del ‘’golpe de ariete’’


Fig. 16. Para el funcionamiento de la bomba de ariete hidráulico se requiere contar con una caída inicial no menor de un

metro que se denomina ‘’altura de carga’’ H y un ‘’caudal de alimentación’’ Q. Como resultado se tendrá un ‘’caudal de

descarga’’ q y una ‘’altura de descarga’’ h.

Es posible impulsar un fluido a alturas h que sean muy superiores a 4 veces la altura H, sin

embargo la cantidad de llegada q disminuirá considerablemente haciendo el sistema

menos rentable.

h

HQq ρ=

El rendimiento (ρ) del ariete hidráulico representa el porcentaje de agua que se puede

bombear en relación al total de la canalizada por el ariete, y varía en función del cociente

h/H. Al aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye. En la tabla siguiente

puede verse cómo varía el rendimiento energético.

Otro cálculo

aproximadoh

HQq

.3

..2= Donde ρ=0,66


Ejemplo:

Q= (Caudal de alimentación) = 100

litros/minuto

H = (Altura de carga= 3 metros

h = (Altura de descarga) = 24 metros

h/H 2 3 4 6 8 10 12

ρ 0,85 0,81 0,76 0,67 0,57 0,43 0,23

La relación h/H = 8, luego el rendimiento del ariete en estas condiciones equivale al 57% (0,57)

El caudal elevado q = 0,57x100x3/24= 7,125 litros/minuto = 10.260 litros/día


Fig. 17. El equipo de bombeo basado en el principio del fenómeno físico conocido como ‘’golpe de ariete’’ supone una

tecnología limpia, ecológica, eficiente y sostenible.

Los costes varían según el modelo y las obras complementarias. Esta tecnología tiene un coste total de entre 425 a

1215 €.

La bomba de ariete, al contrario que la motobomba, no agota el caudal de alimentación o abastecimiento por lo que el

agua sobrante puede ser utilizado por otros bombas del mismo tipo.

5. Diferentes opciones


Fig. 18. Disposición de las bombas de ariete. A la izquierda, disposición en paralelo. A la derecha, disposición en serie.

[Tacke (1988)].

6. Máximo aprovechamiento


Fig. 19. Ocho bombas de ariete instaladas en paralelo en Dehradun, India. [Chi, (2002)].


Fig.20. Instalación de 5 bombas de ariete conectadas en paralelo.

www.chinadalogue.net



Jan Haemhouts

La patente del ariete hidráulico tradicional modificado se atribuye al técnico belga JanHaemhouts, quien en 1990 llegó a Cuba y desde esa fecha hasta el día de su muerteen 1998 trabajó en diversos países: Haití, Nicaragua y Cuba.A Jan le movía la pasión desbordante de llevar el agua allí donde fuera necesariautilizando para ello las tecnologías alternativas y participativas.

Fig. 21.- Ariete multipulsor


Fig. 22 Ariete hidráulico multipulsor con tres válvulas.

El ariete hidráulico multipulsor sustituye la única válvula de los arietes convencionales por un

conjunto adecuado de válvulas en posiciones óptimas con el fin de aumentar la potencia y los

rendimientos. Esto permite una baja relación entre la velocidad máxima del agua en el sistema y la

velocidad del agua en el momento de cierre de las válvulas con un mínimo de contraimpulso, lo

que permite reducir el largo y el diámetro del tubo de impulso.

También permite utilizar un solo tubo de impulso con varias unidades multipulsoras, lo que permite

aumentar la potencia frente a los arietes convencionales que necesitan diseñar el equipo en

función de un diámetro dado.


Fig. 23. Ariete hidráulico multipulsor, modelo AH-4 (IMPAG) con 10 válvulas.

Fig. 24 Ariete hidráulico multipulsor


Fig. 24 Ariete hidráulico multipulsor

Este modelo de ariete hidráulico multipulsor con una tubería de impulso de 6’’ permite salvar

desniveles de 5 m, distancias de más de 200 m y volúmenes de agua diarios de 173.000 litros.

Puede beneficiar a una comunidad entre cien y mil habitantes o utilizarse para el riego de

pequeñas parcelas o para el abastecimiento de pequeñas granjas.

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