EL ARIETE HIDRÁULICO

OBJETIVOS

·         Conocer el funcionamiento de un ariete hidráulico como una bomba para elevar parte de su caudal a una altura mayor que la de su nivel.

·         Calcular el caudal mínimo que debe ingresar al ariete para ser bombeado con una eficiencia óptima.

·         Encontrar la presión entregada por cada una de las alturas iniciales tomadas desde el ariete hasta el tanque de abastecimiento.

DESCRIPCIÓN DEL MONTAJE

Funcionamiento: El agua cae de un depósito al ariete, y la velocidad creciente del agua produce el cierre de la válvula de descargue o campana produciendo bruscamente mucha presión, la cual abre la válvula de descargue, entrando el agua a la olla o cámara y comprimiendo momentáneamente el aire, que al expandirse, cierra esta válvula e impulsa el agua hasta un depósito superior; entonces el émbolo cae a la campana y vuelve a repetirse el ciclo.

PARTES DEL ARIETE HIDRÁULICO

FUNDAMENTO TEÓRICO

El ariete hidráulico es una bomba automática para elevación de agua. Su objetivo es el de aprovechar la energía de un salto de agua para elevar parte de su caudal a una altura mayor que la del nivel superior del salto.

Estas máquinas tienen la característica, que las distinguen de todas las demás máquinas de impulsión de líquidos, en que no necesitan una energía exterior motriz para la elevación, ésta se logra a costa del consumo de la fuerza viva a que dá lugar la caída de una masa de agua, parte de la cual es elevada a una altura mayor.

Debido a la pendiente o altura de alimentación, la energía cinética desarrollada por el agua, que sale por la válvula de gasto, aumenta su velocidad, y por lo tanto la presión que ejerce sobre esta válvula, la cierra por completo, tan pronto como la presión correspondiente a esta velocidad rebosa el peso de la válvula.

La detención brusca e instantánea del agua, producirá una transformación de su fuerza viva, que se traducirá en una sobrepresión considerable (golpe de ariete), en el ariete y paredes del tubo de alimentación.

La reacción producida sobre las paredes del tubo, abrirá la válvula automáticamente, ésta válvula se abre de abajo hacia arriba y eleva una cantidad de agua y produce una fuerte compresión del aire contenido en la cámara de aire del ariete, que al reaccionar sobre la masa de agua que entra, produce la impulsión de una parte q del caudal causante Q a la altura h a que se encuentra el depósito o tanque de alimentación.

La válvula de gasto se abre automáticamente, por su propio peso tan pronto como se eleva la cantidad de agua q, disminuyendo la presión del fluido producido por la onda de presión negativa.

La válvula se cierra tan pronto como ha entrado la cantidad de agua q, aprovechando la depresión en la base del ariete, cerrándose automáticamente por su propio peso y ayudada también por el peso del agua que entra q.

Como el ariete de la cámara de aire del ariete, acabaría por agotarse, disolviéndose en el agua, sino se renovase, entonces para mantener este nivel surtiéndose aire, se coloca una pequeña válvula automática, que se abre hacia adentro. Esta válvula funciona aprovechando la onda de presión negativa que produce una depresión en la caja del ariete y al producirse dicha depresión, succiona una pequeña cantidad de aire que va a renovar el de la cámara.

La eficiencia de un ariete hidráulico depende de la altura de impulsión (H) y de alimentación (h), esta es calculada empleando la ecuación de Eytelwein, así:

H = Altura de impulsión

h = Altura de alimentación

q = caudal de entrega

Q = caudal que llega al ariete

Si entonces

Por lo tanto la altura de impulsión no puede ser mayor de 12.8 veces la altura de alimentación.

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DEL AGUA EN EL TUBO DE ALIMENTACIÓN DEL ARIETE

donde

t1 = pérdida por la embocadura o salida del tanque a la tubería

t2 = pérdidas debidas a la llegada a la caja del ariete

t3 = pérdidas debidas a la llave de paso en el ariete

tr = pérdidas debidas al rozamiento de la tubería

Luego de obtener la velocidad con la fórmula de la energía esta puede comprobarse con la formula de Chezy

donde

Conociendo que qH = Trabajo útil

                    Qh = Trabajo total

 (1)

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