Una bomba de ariete utiliza la energía cinética de un golpe de ariete en un fluido para subir una parte de ese fluido a un nivel superior sin necesidad de energía externa. Funciona mediante 3 etapas: 1) el fluido fluye y se cierra la válvula, 2) la presión aumenta y se abre la válvula de retención, elevando el fluido, 3) la presión disminuye y se cierra la válvula de retención, completando el ciclo.

1. Diseño
Bomba de ariete
Universidad Técnica Federico Santa maría – Sede Concepción “Rey
Balduino de Bélgica” - Ing (e) Mecánica de Procesos y Mantenimiento
Industrial

2. Una bomba de ariete es una bomba hidráulica
cíclica que utiliza la energía cinética de un golpe de
ariete en un fluido para subir una parte de ese
fluido a un nivel superior. No necesita por lo tanto
aporte de otra energía exterior . Este y su sencillez
la hace adecuada para lugares remotos donde no ha
acceso a energía eléctrica o motores de otro tipo.

3. Principio de Funcionamiento
• Etapa 1:
• A la derecha entra el agua del
rio por un tubo de polietileno.
Encargarse de hacer un
desnivel de 1 metro. Primero
fluye el agua por la válvula de
escape arriba y sale. Cuando
aumenta la velocidad del agua,
se cierra la válvula de escape.

4. Principio de Funcionamiento
• Etapa 2:
• La presión en el ariete aumenta
(salida cerrada y el agua
entrando), procure que la válvula
de retención se abra. Se puede
comparar este fenómeno con el
TOINC que se oye en los tubos
metálicos cerrando rápidamente
el grifo (el agua que se para hace
aumentar la presión en el tubo).

5. Principio de Funcionamiento
• Etapa 3:
• Cuando la válvula de retención
está abierta, un poco de agua
puede subir por el tubo de
presión hasta el tanque de
almacenamiento. Al cabo de
cierto tiempo desaparece la
presión y se cierra de nuevo la
válvula de retención. Por la
fuerzas de gravitación se cae
hora la válvula de escape y
volvemos al inicio del ciclo.

6. Proyecto a desarrollar
• El diseño de implementación de la bomba de ariete, será
realizado en el taller de madera de la Universidad
Federico Santa María, en la imagen se demuestra el
ángulo de inclinación (ESCALERA), el en cual la tubería
de salida de la bomba de ariete tendera a elevar el
caudal por medio del efecto que se genera en la válvula
pie de pozo, el fluido tendera a elevarse hacia el deposito
el cual será ubicado en la parte superior (SEGUNDO PISO
DEL TALLER).El deposito que suministrara el Caudal de
agua será ubicado a una distancia prudente calculada por
el grupo, en donde además estará ubicado a una
distancia el ariete hidráulico.

7. Ubicación de proyecto a diseñar

8. Partes de la bomba a diseñar
• Fuente de alimentación.
Es una fuente continua de agua, el que puede
tratarse de un depósito suficientemente grande,
normalmente fabricado de plástico. Esta fuente
tendrá que proporcionar agua a una altura H por
encima del nivel al que se encuentre la bomba de
ariete.

9. Partes de la bomba a diseñar
• Tubería de alimentación
Tubería larga y rígida que une el depósito de
alimentación con la bomba de ariete. Por esta
tubería el fluido se va acelerando para llegar a la
bomba de ariete con cierta velocidad. Por esta
tubería se propagarán además varias ondas de
choque, por lo que ha de ser resistente y debe estar
bien fijada.

10. Partes de la bomba a diseñar
• Tubería de salida o de elevación.
Tubería más estrecha que la de alimentación, por la
que el agua se elevará hasta la altura deseada h. No
se verá sometida a incrementos demasiado bruscos
de presión, por lo que el material más comúnmente
utilizado es el plástico. Alturas frecuentes de
elevación son en torno a 4 o 6 veces la altura de
alimentación (H).

11. Partes de la bomba a diseñar
• Válvula pie de pozo.
Pieza más importante y que estudiaremos más
detalladamente. Recoge el agua que le llega por la
tubería de alimentación y consigue elevar una parte
de ella por la tubería de salida o elevación, a costa
del resto, que deja fluir al exterior.

12. Partes de la bomba a diseñar
• La válvula pie de pozo consta de:
Válvula de NR (No Retorno)
• También llamada anti-retorno, es una válvula que sólo
permite el paso de fluido en uno de los dos sentidos. Esta
válvula comunica la caja de válvulas con la tubería de
elevación, y su función es abrirse sólo cuando la presión en la
bomba sea grande, de forma que en ese momento el agua se
eleve por la tubería de elevación, pero cerrarse cuando la
presión sea inferior en la bomba que en la tubería de
elevación, de forma que el agua no pueda volver aguas arriba
de la válvula.

13. Partes de la bomba a diseñar
• Válvula de NR (No Retorno)

14. Partes de la bomba a diseñar
• La válvula pie de pozo consta de:
Válvula de choque.
• Esta válvula comunicará el resto de la bomba de ariete
con el exterior, y su función será dejar salir el agua al
exterior durante unos instantes, de forma que la
columna de agua se vaya acelerando a lo largo de toda la
tubería de alimentación, y pasados estos instantes,
cerrarse lo más rápidamente posible para detener el
fluido de golpe y dar lugar a una fuerte sobrepresión.

15. Partes de la bomba a diseñar
• Válvula de choque

16. Períodos en que se divide el ciclo de
trabajo del Ariete Hidráulico
• El aprovechamiento
del golpe de ariete se
divide en 3 periodos
bien definidos
durante un ciclo de
operación.

17. Periodos de la bomba de ariete
• Período 1: Aceleración
Se podría decir que este fenómeno inicia desde que la
energía cinética del agua es nula, por lo que la velocidad
es igualmente cero, es decir el agua todavía se encuentra
en el tanque de captación, seguido de esto el agua
empieza a acelerar debido a la gravedad, las válvulas se
encuentran en su posición baja hasta que el agua llega
con una presión que está en función directa con la altura
de alimentación H, haciendo que se cierren, terminando
el período 1 y comienza el período 2.

18. Periodos de la bomba de ariete
• Periodo 2: Bombeo
• El instante en que las válvulas de impulso se cierran,
inicia el período 2, este finaliza el momento que se
produce una desaceleración del flujo en la cámara de
aire . En este instante en el sector de la válvula de
impulso se produce una presión muy alta, esta es
amortiguada con la presión atmosférica.

19. Periodos de la bomba de ariete
• Periodo 3: Retroceso
• El período 3 consta de 3 partes:
La caída de presión, la reapertura de la válvula de impulso, y el tiempo
durante el cual se cierra la válvula check. Aquí la velocidad vuelve hacer cero,
teniendo un nuevo ciclo en progreso.
Se observa que el colchón de aire generado con la presión atmosférica ejerce
una presión sobre la válvula check haciendo que se cierre haciendo que el
agua fluya por la tubería de descarga y no vuelva a la tubería de impulsión.
Al retroceder el agua por la tubería de alimentación se produce una sección
de baja presión en el cuerpo del ariete, haciendo de esta manera que se
genere una
renovación de aire en la cámara neumática por la válvula de aire, al mismo
tiempo se abre nuevamente la válvula de impulsión, empezando un nuevo
ciclo de trabajo.