Ariete HidrulicoREPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD
NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA ANTONIO JOSE DE SUCRE
VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ SECCIN M1
CIUDAD GUAYANA, SEPTIEMBRE DEL 2011
Mecnica De Los Fluidos
Ariete Hidrulico
INDICE INTRODUCCION Golpe De Ariete Historia De Un Invento
Fascinante Ariete hidrulico Potencial De Uso Funcionamiento
Inclusor De Aire Variables Que Intervienen Rendimiento (R) La
Altura De Elevacin (H) El Caudal Elevado (Q) El Caudal De
Alimentacin (Q) Construccin Y Puesta En Marcha Recomendaciones Para
Auto Constructores AjustesProfesor: Recomendaciones Mata Luis
CONCLUSION
03 04 04 06 06 07 08 09 09 10 10 11 11Bachiller: Gonzlez Neidys
13 20.507.789 16 Lara Diana 19.362.910 17 Natera Petra
17.338.545
13 13
BIBLIOGRAFIA ANEXO
18
INTRODUCCION En la actualidad la demanda por el cuidado del
ambiente y su correspondiente manejo de la energa, han fomentado a
que las energas
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renovables estn siendo usadas para permitir un desarrollo
descentralizado, por ejemplo el Ariete Hidrulico para bombear agua
a un nivel superior. El Ariete es un sencillo aparato hidrulico, su
uso tuvo mucho auge hasta la llegada de la bomba elctrica y la
bomba impulsada por motor de combustin interna, mucho ms eficientes
pero mucho ms contaminantes. Adems, estas maquinarias modernas,
tienen un costo mayor y costos de operacin y mantenimiento muy
elevados. Con el Ariete no son necesarios combustible ni
electricidad para transportar el agua a grandes distancias y tambin
subirla hasta ms de 60 metros de altura. Por estas razones, muchos
han comenzado a poner sus ojos otra vez en el Ariete, con l se
logra aprovechamiento donde la fuente de agua tenga una cada de ms
de un metro de altura, sin daar aun mas nuestro ecosistema. La
cantidad de agua que logra enviar el Ariete al lugar donde se
almacena no es mucha, pero como trabaja sin descanso durante las 24
horas del da y los 365 das del ao sin ningn gasto, logra acumular
suficiente cantidad. No obstante, cuando se requiere de una mayor
cantidad, para hacer frente a un consumo intenso, se deben colocar
simultneamente varios Arietes. La cantidad de Arietes ser limitada
solamente por el caudal de agua de la fuente de abastecimiento. En
las siguientes hojas se estar presentando de manera detallada
informacin referente a los Arietes Hidrulicos desde su principio de
funcionamiento y su enfoque histrico hasta recomendaciones de
instalacin.
Golpe De Ariete El golpe de Ariete o tambin conocido como golpe
hidrulico es la variacin de presin en los ductos de agua, provocada
por el aumento o disminucin brusca de la velocidad de movimiento
del lquido, esta variacin puede ser ocasionada por el cierre o
abertura de una llave, grifo o vlvula; tambin puede producirse por
la puesta en marcha de un motor o bomba
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hidrulica. Al cerrar rpidamente las llaves, la presin elevada
que surge puede conducir a la destruccin de las tuberas en lugares
ms dbiles. Los fontaneros conocen muy bien el golpe de Ariete;
cuando se cierra bruscamente un circuito abierto de agua, toda la
tubera se estremece y los manmetros enloquecen; el fenmeno se
considera indeseable porque causa roturas frecuentemente en las
redes hidrulicas de las ciudades y en las instalaciones
intradomiciliarias, y tambin es causante del sonido caracterstico
que escuchamos en las tuberas cuando abrimos un rifo bruscamente en
nuestras casas.
Historia De Un Invento Fascinante En el ao 1796, el inventor
francs Joseph Michel Montgolfier (17491810), que posteriormente se
hizo famoso por construir el globo aerosttico, experimentaba con el
agua que flua rpidamente por los tubos. Descubri la fuerza de
propulsin del agua al cerrar rpidamente un grifo en el extremo
inferior de un tubo. Esta importante energa de choque que se
produca con cada cierre del grifo deba poder ser aprovechada por el
hombre, pens Montgolfier. Junto con su hermano, diriga por aquel
entonces la fbrica de papel que haba comprado su padre en Annonay,
en el distrito montaoso y de aguas abundantes de Ardche. Tras
algunos intentos fallidos, consigui dar con los requisitos bsicos
para el diseo y la construccin de un Ariete Hidrulico. En un tiempo
en que la gasolina slo se encontraba en pequeas botellas en la
botica, en que todava faltaba mucho tiempo para que hubiera
corriente elctrica y la torpe mquina de vapor acababa de aprender a
marchar, Montgolfier poda ofrecer un dispositivo que permita
bombear agua a la superficie sin necesidad de ninguna energa
externa. Esto significaba que los pueblos y aldeas aislados, que
hasta entonces haban tenido que procurarse el agua con cubos o
coches cisterna, por primera vez, con un esfuerzo considerablemente
inferior, podran abastecerse de agua potable.
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Como se documenta en las memorias de patente correspondientes,
el Ariete Hidrulico se continu mejorando durante las dcadas
siguientes. Pero la prctica demostr, a pesar de todas las mejoras,
que la construccin de arietes se vea afectada por muchas incgnitas.
El comportamiento de largos de tubo a las secciones de tubo, el
comportamiento del desplazamiento volumtrico del agua en relacin
con la cantidad de agua, los caudales fluctuantes de las fuentes,
la configuracin de las vlvulas, el emparejamiento de materiales, la
friccin interna del agua y muchos otros aspectos deban
reconsiderarse para cada instalacin, fundamentalmente a partir de
valores empricos. Fue slo durante el siglo pasado cuando se constat
de forma correcta su principio de funcionamiento. Entonces fue
cuando se demostr que el Ariete es un dispositivo muy complejo que
slo puede funcionar a alto rendimiento tras un ajuste preciso de
sus componentes.
Ariete hidrulico El Ariete Hidrulico es un artefacto que provoca
continuos cierres bruscos de un circuito con agua en aceleracin y
que aprovecha las sobrepresiones para mandar parte del caudal a una
gran altura. En otras palabras, es una mquina sin motor que
aprovecha la fuerza de una cada de agua para elevar agua a un nivel
superior. Se considera un aparato de bombeo, econmico y til que
funciona automticamente sin necesidad de motor, por consiguiente no
ocasiona gasto alguno y requiere el mnimo de atencin. De un arroyo,
manantial, ro, etc., donde exista un desnivel o pueda obtenerse una
cada de agua, se consigue con el Ariete elevar constantemente una
cierta cantidad de agua a un punto distante y de mayor
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elevacin que su nivel natural. La cantidad de lquido obtenido
depende directamente de la disposicin y cantidad que se le
suministra al Ariete, en relacin a la altura y distancia que debe
elevarse.
Potencial De Uso Por el bajo costo de construccin, costo de
operacin cero y cero contaminacin (no se utiliza ningn tipo de
energa ni combustible de ninguna especie 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. Adems tiene la ventaja de que una vez
instalado no presenta fallas en su funcionamiento por mucho tiempo.
Garantiza un mnimo gasto en reparacin y calibraciones y la
facilidad con que los operarios del campo, aprenden a realizar las
reparaciones que se deben efectuar despus de cierto tiempo de uso.
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 la falta de agua de los ganaderos, de los
productores agrcolas y de la poblacin rural, que la utilizan para
mltiples necesidades siendo la ms importante la preservacin de la
vida humana.
Funcionamiento El agua se acelera a lo largo del tubo de
alimentacin hasta alcanzar una velocidad suficiente como para que
se cierre la vlvula (A). Entonces se crea una fuerte presin, al
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detenerse el agua bruscamente. Este golpe de presin abre la
vlvula (B) y hace pasar un pequeo chorro de agua al depsito (C),
hasta que se equilibran las presiones. En ese momento, la gravedad
abre la vlvula (A) y se cierra la (B), repitindose de nuevo el
ciclo. El agua pasa a golpes de ariete al depsito, pero sale de
este con continuidad, por la manguera de elevacin. El ritmo de
golpes por segundo suele ser de uno o dos. La cmara de aire del
depsito es fundamental para su funcionamiento. Para asegurar la
permanencia de esta cmara de aire se usa el inclusor de aire que
incorpora unas pocas burbujas en cada ciclo.
En las figuras se pueden observar los dos momentos del golpe de
ariete.
Inclusor De Aire El inclusor 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.
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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.
Variables Que Intervienen NombreAltura Angulo de inclinacin
Caudal Dimetro Gravedad Longitud Presin Tiempo Velocidad
Smbolo h Q d g L P t V
Dimensin [L] [L/T*L2] [L] [L/T2] [L] [M/LT2] [T] [L/T]
S.I m (m/s)*m2 m m/s2 m Pa s m/s
Rendimiento (R) El rendimiento del Ariete Hidrulico representa
el porcentaje de agua que se puede bombear en relacin al total de
la canalizada por el ariete, y vara en funcin del cociente H/h;
siendo H la altura de elevacin y h el desnivel de trabajo. Al
aumentar el valor resultante, el rendimiento disminuye. En la tabla
siguiente puede verse cmo vara el rendimiento energtico. H/h R 2
0.85 3 0.81 4 0.76 6 0.67 8 0.57 10 0.43 12 0.23
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La Altura De Elevacin (H) Como puede deducirse de la tabla
anterior, a partir de 12 veces la altura (h), el rendimiento de los
arietes disminuye en gran medida. Este detalle no nos ha de
desalentar. Aunque slo subamos a gran altura un 1% del agua que
pasa por nuestro ariete, este funciona las 8.760 horas del ao, y
sin combustible!
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=R*Q*hH
Por ejemplo: Q (Caudal de alimentacin) = 100 litros/minuto h
(desnivel de trabajo) = 3 metros H (Altura de elevacin) = 24 metros
La relacin H/h = 8, luego el rendimiento del ariete en stas
condiciones equivale al 57% = 057, y siempre superior a una
centrfuga con motor elctrico, al menos en instalaciones pequeas. El
caudal elevado: q=0.57*100*324=7.125 l/min=10260l/dia
El Caudal De Alimentacin (Q)
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El ngulo de inclinacin del tubo de alimentacin () debe estar
entre los 10 y los 45 con la horizontal. El caudal de alimentacin
del ariete depender del dimetro de dicho tubo de acometida. En la
siguiente tabla se pueden ver relacionados estos parmetros, para
tubera de hierro galvanizado, que es la ms recomendable para
alimentar arietes hidrulicos. Caudal (Q) l/min Dimetro del tubo
in/mm Hay que tener en cuenta que el agua que se acelera en el tubo
de alimentacin, es la que provoca el golpe de ariete, por lo que
este ha de tener una longitud, inclinacin y dimetro adecuados, sin
curvas ni estrechamientos que provoquen prdidas de carga por
rozamiento. 11/4/35 11/2/41 2/52 21/2/70 3/80 5/125 8/200 de 30 60
90 120 250 500 1000
alimentacin
Construccin Y Puesta En Marcha Este aparato es de construccin
esmerada y slida, terminado con un ajuste perfecto para que su
rendimiento de trabajo sea de lo ms eficiente y su funcionamiento
lo ms suave posible. Est formado por un cuerpo en el que va
aplicada una vlvula de rebalse que trabaja dentro de una jaula, una
cmara de aire de gran volumen y una vlvula de retencin de goma con
un ajuste a resorte, adems de las correspondientes uniones para los
tubos de alimentacin y descarga. El ariete se colocar bien
asegurado a una base, debindose calcular de antemano que el sitio
elegido debe permitir el escape del agua perdida que descarga de
continuo la vlvula de rebalse. A fin de disminuir la friccin al
mnimo posible debe evitarse la colocacin de curvas en la tubera y
se aconseja curvar directamente los tubos en los casos inevitables
hacindole curvas abiertas y en ningn caso emplear codos cerrados y
cortos.
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Es necesario colocar en el extremo del tubo de alimentacin un
filtro o rejilla para evitar la entrada de cualquier cuerpo extrao
que pudiera contener el agua y con el que pueden obstruirse las
vlvulas impidiendo el funcionamiento del ariete. Las tuberas deben
colocarse a la profundidad necesaria para evitar la congelacin del
agua en pocas de bajas temperaturas y todas las juntas deben tener
un ajuste hermtico para evitar entradas o escapes de aire. Para
poner en funciones un ariete basta apretar hacia abajo la vlvula de
rebalse, la que al quitarle el apoyo sube hasta su tope. Repitiendo
varias veces esta operacin se iniciar la marcha del mismo, que
luego continua automticamente. La causa de no funcionamiento puede
deberse a que el recorrido de la vlvula de rebalse no est ajustado
segn son las caractersticas de la instalacin. Modificando el
recorrido se encontrar el punto correcto que se controla con las
tuercas que tiene dicha vlvula. Para regular la entrada de agua o
detener el ariete es conveniente colocar al lado del mismo y en la
tubera de alimentacin, una vlvula de puerta con volante para cierre
rpido.
Recomendaciones Para Auto - Constructores Dado que la presin de
funcionamiento en el interior del ariete hidrulico es alta, es
conveniente utilizar tubos y piezas de hierro galvanizado con
juntas muy bien selladas. Esto no implica que no puedan utilizarse
materiales plsticos como el polipropileno roscable o
termofusionable, fundicin de acero o aluminio, plstico reciclado,
etc, con las precauciones previstas. Uno de los mejores materiales
para las vlvulas del ariete hidrulico es el caucho de cmaras de
ruedas de camin o tractor desechadas.
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Ajustes El ajuste adecuado se logra mediante el tornillo tensor
de la pletina resorte y el de la carrera hasta regular el caudal
requerido de trabajo. El nico mantenimiento consiste en retirar las
hojas u otro material del filtro en la toma de agua y las gomas de
las vlvulas cuando se gasten o deterioren.
Recomendaciones Se recomienda la presente tecnologa como una
alternativa de solucin con muchsimas ventajas con respecto al uso
de sistemas y equipos de bombeo ms conocidos (la bomba elctrica y
la bomba impulsada por motor de combustin interna); debido a que,
el ariete hidrulico es un aparato de bombeo, construido nicamente
con elementos comunes de plomera de fcil montaje, econmico y til
que funciona automticamente sin necesidad de motor; ya que,
aprovecha exclusivamente la energa de un pequeo salto de agua para
elevar constantemente parte de su caudal a un punto distante y de
mayor elevacin que su nivel natural. Por consiguiente no ocasiona
gasto alguno y requiere el mnimo de atencin. En otras palabras,
adems de ser mucho ms econmico que las bombas de motor o elctricas,
el ariete tiene la ventaja de que una vez instalado no presenta
fallas en su funcionamiento por mucho tiempo, adems de que no
requiere combustible de ninguna especie. Debido a que, no se
utiliza ningn tipo de energa fuera de la elevada presin del fluido,
no produce contaminacin. Por tanto nos corresponde a nosotros
plantear esta alternativa, muy antigua por cierto, en usos y
necesidades actuales como riego, agua potable y otros. Debemos
tener presente que el futuro la herencia que aportemos a nuestros
hijos depende directamente de las decisiones que ahora tomemos en
relacin con las tecnologas energticas, cualquier obra humana puede
ser sustentable, pero no significa necesariamente que sea
sostenible.
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Por eso, desde hace algn tiempo, surge una cultura energtica
sostenible, basada en el uso de las fuentes renovables de energa,
la eficiencia energtica, el ahorro de energa, la explotacin
racional de los recursos, el reciclaje y la educacin energtica y
ambiental, integral y sostenida, en todos los niveles de enseanza,
de manera tal que en el proceso de adquisicin de conocimientos y el
desarrollo de hbitos, habilidades y actitudes se armonicen las
relaciones de los hombres entre s y con la naturaleza, para
orientar los procesos de desarrollo hacia la sostenibilidad. Ya
para concluir, la recuperacin de fuentes de energa alternativas
recin ha comenzado y no es una tarea fcil; pero es un deber que
debemos cumplir todos los involucrados en el manejo de energas, el
perfeccionamiento del ariete hidrulico, puede ser una pequea
contribucin para el desarrollo sustentable y sostenible del medio
ambiente y una buena alternativa que brinda al usuario un
desarrollo socio econmico, por lo que cualquier avance tecnolgico
en esta mquina es de vital ayuda.
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CONCLUSION El Ariete Hidrulico aprovecha la energa cintica o
fuerza de propulsin que se crea cuando se interrumpe de forma
brusca el flujo de agua dentro de un tubo. Con los altos precios de
los combustibles y de las bombas hidrulicas de motor elctricas, el
ariete es la mejor opcin. Los agricultores, ganaderos y comunidades
rurales podran abastecerse de agua a un costo mnimo, y un aspecto
muy importante, se dependera menos de los combustibles de origen
fsiles y la poblacin se incentivara ms en el uso de equipos
ecolgicos. La bsqueda de nuevas fuentes de energas que no daen aun
ms al medioambiente recin ha comenzado, desarrollar, fomentar y
estimular el uso del Ariete Hidrulico, puede ser una pequea
contribucin para un desarrollo sustentable del medio ambiente por
varias razones: Su bajo costo, su fcil manejo y auto-propulsin de
energa contaminante para realizar su trabajo. Lo importante del
ariete es que no depende para su funcionamiento de insumos que estn
fuera de la comunidad rural y mucho menos del exterior. Todo lo que
necesita es el agua y su fuerza hidrulica.
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BIBLIOGRAFIA Enciclopedia Encarta 2001. Enciclopedia Gua del
Estudiante, Tecnologas Alternativas. Editorial Cultural, S. A.
Espaa 1996 http://www.monografias.com/trabajos7/SO.shtml
www.monografias.com/trabajos7/arso/arso.shtml
http://es.wikipedia.org/wiki/Ariete_hidr%C3%A1ulico
http://www.wot.utwente.nl/publications/breurram_es.pdf
http://prueba2.aguapedia.org/aguaposible/manual/captacion/BrinqueiraArieteHidraulico/weinmann.pdf
http://www.terra.org/data/ariete_super.pdf
http://www.intikallpa.org/wp-content/uploads/2010/08/jvariete.pdf
http://www.funica.org.ni/docs/riego_01.pdf
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http://www.acmor.org.mx/cuamweb/reportescongreso/2011/Prototipo/005
ariete.pdf http://www.gits.ws/08cyd/pdfs/A7-ARIETEatah.pdf
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ANEXOS
Bomba de Ariete Hidrulico PVC 1 Esquema armado
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