1. MECÁNICA DE FLUIDOS (CH-342)
INTEGRANTES:
• CUNTO NAUTO Ruben
• MAURICIO ISIDRO Aldair Winner
• ORIUNDO CHAVEZ José Antonio
• MEZA LAPA Edzon Michael
• CALLE RUIZ Iván
• OGOSI SULCA Pol Anderson
AYACUCHO – PERÚ
2021
DOCENTE DE PRACTICA: Ing. Marleny Simón Tacuri
BOMBA DE ARIETE
2. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
El objetivo general del proyecto es diseñar y construir un sistema de bombeo mediante un ariete
hidráulico para aprovechar el agua de la lluvia, ríos etc
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Los objetivos específicos del proyecto son:
• Realizar un estudio exhaustivo del estado del arte con relación al montaje adecuado de ariete
hidráulico.
• Diseñar el sistema de bombeo con ariete hidráulico en función de la capacidad disponible en el
lugar de instalación buscando la mayor eficiencia.
• Seleccionar y adquirir los componentes adecuados para el sistema.
• Realizar el montaje en función del diseño establecido previamente.
• Realizar los ajustes y evaluar el sistema en términos de eficiencia.
El proyecto tiene como alcance la construcción de una bomba de ariete para que las personas de
escasos recursos puedan aprovechar al máximo esta.
3. BONBA DE ARIETE
Una bomba de ariete o ariete hidráulico es una bomba hidráulica cíclica que utiliza la energía
cinética de un golpe de ariete sobre un fluido para subir una parte de ese fluido a un nivel
superior. No necesita por lo tanto aporte de otra energía exterior. Esto y su sencillez la hace
adecuada para lugares remotos donde no hay acceso a energía eléctrica o motores de otro tipo.
Mediante un ariete hidráulico, se puede conseguir elevar parte del agua de un arroyo o acequia a
una altura superior. También se puede emplear para riego por aspersión. El ariete hidráulico es
un sistema de construcción sencilla y su rendimiento energético es de cerca del 70%
4. HISTORIA:
La primera bomba de ariete como se conoce hoy fue inventada en 1796 por el francés Joseph
Michel Montgolfier (más conocido como co-inventor del globo aerostático) para elevar el agua en
su fábrica de papel en Voiron. Su amigo Matthew Boulton sacó una patente británica a su nombre
en 1797. Los hijos de Montgolfier obtuvieron una patente británica para una versión mejorada en
1816, y esta fue adquirida, junto con el diseño de Whitehurst, en 1820 por Josiah Easton, un
ingeniero nacido en Somerset que acababa de mudarse a Londres.
5. Características de la bomba de ariete
Es una bomba hidráulica cíclica que utiliza la energía cinética de un golpe de ariete sobre un fluido
para subir una parte de ese fluido a un nivel superior.
A continuación, presentamos las características de los componentes principales del ariete hidráulico.
• Tubería de alimentación La tubería de alimentación es el ducto de entrada que conecta el
colector con la bomba de ariete. El diámetro de esta tubería depende del tamaño del ariete
utilizado.
• Tubería de salida El tubo de salida conecta la bomba con el reservorio de almacenamiento. El
diámetro de este tubo depende del tamaño del ariete, en nuestro caso utilizaremos una
manguera de ½ in.
• Transitorios de golpe de ariete Se conoce con el nombre de “transitorios” a los fenómenos de
variación de presiones en las conducciones a presión, motivadas en variaciones proporcionales
en las velocidades.
• En realidad, el fenómeno conocido como "Golpe de Ariete" es un caso particular del estudio de
los movimientos transitorios en las conducciones a presión. La diferencia se encuentra en que
los transitorios implican variaciones de velocidad - y su correlación con la transformación en
variaciones de presión - de pequeña magnitud, mientras que el "Golpe de Ariete" implica las
grandes variaciones, de velocidad y presión.
6. Partes que la componen:
• Fuente de alimentación o reservorio
• Tubería de alimentación
• Tubería de salida o de elevación
• Válvula de NR (No Retorno)
• Válvula de choque
• Cámara de aire
7. FUNCIONAMIENTO
El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que
hace que se cierre la válvula A.
entonces se crea una fuerte presión, ejercida por el agua que se encuentra en
movimiento y es detenida de golpe
así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito, hasta que se equilibran
las presiones
Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez.
El agua pasa a golpes de ariete al depósito, pero sale
de este con continuidad ya que el ariete funciona de
uno a dos ciclos por segundo.
La cámara de aire del depósito es fundamental para
su funcionamiento. Para asegurar la permanencia de
esta cámara de aire se usa el inclusor de aire que
incorpora unas pocas burbujas en cada ciclo.
8. Tabla 1: Diámetro recomendado en función del caudal de agua disponible.
Caudal de
alimentación
del ariete - Q
litros/min 30 60 90 120 250 500 1000
Diámetro
recomendable
del tubo
alimentación
pulgadas 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 5 8
mm 35 41 52 70 80 125 200
9. Explicación básica del funcionamiento de la bomba de ariete
Para entender el funcionamiento básico de la bomba de ariete, vamos a centrarnos en explicar el proceso
que se llevará a cabo una y otra vez de forma ininterrumpida: En primer lugar, encontrándose la válvula de
choque abierta, comienza a bajar agua desde el depósito de alimentación por la tubería de alimentación,
hasta que llega a la caja de válvulas y sale por la válvula de choque:
Esquema 1: El agua sale al exterior por la
válvula de choque
Esquema 2: La fuerza de arrastre del agua
provoca que la válvula de choque se cierre de
golpe.
10. Esquema 3: Se produce un ‘golpe de ariete’
y aumenta mucho la presión del fluido.
Esquema 4: La válvula de NR se abre y permite el paso
de agua hacia el pulmón y la tubería de elevación.
11. Esquema 5: e cierra la válvula de choque y se va
liberando la presión almacenada en el pulmón.
Pasados unos instantes, la presión en la caja de válvulas
sigue disminuyendo, hasta que la clapeta de la válvula de
choque se abre debido a su propio peso, y comienza a
salir de nuevo agua por ella
12. METODOLOGÍA:
El presente proyecto que se presenta es de tipo descriptivo experimental, Debido al tratamiento que se da a
la misma y se aplica a la vez por utilizarse de un conocimiento existente.
El objeto de la investigación descriptivo experimental consiste en describir y evaluar ciertas características
de una situación particular en uno o más puntos. En la investigación descriptiva se analizan los datos
reunidos para descubrir así, cuáles variables están relacionadas entre sí. Sin embargo, "es habitualmente
difícil interpretar qué significan estas relaciones.
Su objetivo es aprovechar la energía de un salto de agua para elevarla a una altura mayor que la del nivel
inicial. Este se distingue de las demás máquinas de impulsión, porque no necesita energía eléctrica o de
combustión para la elevación del agua pues se consigue a costa del consumo de la fuerza viva que da lugar a
la caída de una masa de agua, parte de la cual es elevada a una altura mayor.
13. CONSTRUCCIÓN DE LA BOMBA DE ARIETE HIDRÁULICO:
Comprende un conjunto de actividades destinadas a la realización efectiva del producto con
unas condiciones de calidad, costo y tiempo. La correcta selección de los materiales, sobre la
base de sus propiedades, al lado de su disponibilidad y coste, es la consideración principal y la
que pueda prolongar en el tiempo la vida útil de las bombas.
DISEÑO DE LA BOMBA DE ARIETE
Son escasos los escritos que muestran cómo
fabricar o diseñar uno mismo un ariete
hidráulico con materiales que existen en los
mercados, o con otros materiales con los que
no sea necesario disponer de un taller
equipado, en términos descritos
anteriormente. Así, en la bibliografía
consultada podemos encontrar gran cantidad
de artículos que explican el funcionamiento
general del ariete hidráulico, determinados
aspectos que influyen en el correcto
funcionamiento del mismo e incluso planos
para la construcción.
14. PARTES DEL ARIETE HIDRAULICO
CONSTRUIDO
El cuerpo de la bomba de ariete estará
construido por dos llaves de bola, 2 uniones
con rosca y a presión, una T y un codo de 90º,
todos ellos de una pulgada de diámetro, y de
acero galvanizado, una reducción de 1¨ a ½¨, 6
niples de PVC, cinta teflón y una botella de 3 L.
15. PROCESO DE ACOPLAMIENTO.
Los materiales a utilizar en la
elaboración de la bomba de
ariete hidráulico.
Acoplando la cinta de teflón
hacia los niples.
Un 80% del acoplamiento de la
bomba de ariete hidráulico.
16. Una vez acoplado todas las partes de la bomba de ariete hidráulica, se procede a las pruebas
de rigor para determinar si la bomba ariete cumple su dicha función de bombear agua
18. Para un desnivel de 0.52 metros de altura de alimentación
Datos:
H: 0.52 m. (Altura de alimentación)
hneta: 2 m (Altura neta de bombeo)
Q: 1.267 lt/seg (caudal de alimentación)
L: 2.8 m (distancia a bombear)
q: caudal de descarga a calcular
Memoria de cálculo:
1. Calculo de hf (altura de elevación),
utilizando:
hf = 0.1 * l(m)
hf = 0.1*(2.8m)
hf = 0.28m.
2. Calculo de h (altura de bombeo), utilizando:
La altura de bombeo real es la suma de la altura
neta de bombeo más las pérdidas de
carga.
h=hn + hf
h = 2m+0.28m
h= 2.28m
3. Calculo de la relación h/H se tiene:
ℎ
𝐻
=
2.28𝑚
0.52𝑚
= 4.38
4. Calculo de la eficiencia (n).
La eficiencia se obtiene del cuadro, respecto a la relación
h/H que se ha obtenido y resulta lo siguiente.
n= 44% = 0.44
19. 5. Calculo del caudal de descarga hasta el reservorio
propuesto.
q =
𝑛∗𝑄
(
ℎ
𝐻
)
q =
0.44∗1.267𝑙/𝑠
4.38
q = 0.128 l/s
q = 7.636 l/min
6. A partir de la relación h/H y de la magnitud q se
obtiene el tamaño de la bomba de ariete hidráulico
y se tiene.
h/H = 4.38 adimensional
q = 7.636 l/min
7. Ahora calculamos la potencia (P) que proporciona la
caída de agua, y se calcula de la siguiente manera.
P = 9.8* Q*H
P = 9.8* 1.267 l/s * 0.52m
P = 6.45 W
8. La potencia (P) que proporciona la salida es:
P = 9.8* q*(h-H)
P = 9.8* 0.128 l/s * (2.28-0.52)
P = 2.20 W
20. 9.Ahora calculamos la altura máxima que se puede bombear con la
bomba de ariete hidráulico
h =
𝑛∗𝑄∗𝐻
𝑞
h =
0.44∗1.267
𝑙
𝑠
∗0.52𝑚
0.128 𝑙/𝑠
h = 2.26 m
21. DISCUSIONES:
- Existe un margen de error en la pérdida de carga, lo cual haría variar mínimamente
nuestros resultados. Es decir, estos cálculos son aproximados.
- Al calcular el caudal real y teórico, el coeficiente de descarga es mínimo. Por lo cual,
podemos decir que nuestras aproximaciones son correctas.
- A diferentes alturas de descarga el caudal y el número de golpes de ariete será
diferente. Es decir: a una menor altura de descarga, el caudal será mayor y el número
de golpes ariete será menor. Lo contrario pasa cuando la altura de descarga aumenta.
22. CONCLUSIONES
La bomba de ariete permite elevar fluido sin la necesidad de utilizar fuentes de energía
convencionales como combustibles fósiles o energía eléctrica, ya que aprovecha la energía que
produce la caída de agua de su fuente de suministro.
Con cada variación de la altura de descarga se determinó, que existe una configuración óptima al
combinar la longitud de la carrera y el número de pesas en la válvula de impulso para elevar el
máximo caudal posible.
La construcción de la bomba de ariete es sencilla y factible ya que los materiales son fáciles de
encontrar en el mercado
El caudal desperdiciado de la bomba se lo puede reutilizar con varios métodos, ya sea
encaminándolo a un sembrío o devolviéndolo a su fuente con un desagüe adaptado en una casa
de bombas ya que es bastante.
Gráficamente se aprecia que el rendimiento del sistema es totalmente proporcional al caudal que
va trabajando el sistema
El correcto funcionamiento del sistema es principalmente influenciado por el nivel que posee el
tanque de suministro, aclarando que el sistema no es inmune a obstrucciones sólidas y naturales
provocadas por el ambiente en que se encuentra el sistema
23. APÉNDICE:
Lista de materiales utilizados durante la práctica
codos
uniones con roca
llave de pasos
reducciones
botella descartable 3tl
teflón
pegamento para tubos
manguera
tubos de 1” y 1/2 “
balde de 20 lt para deposito
calculadoras
cronometro
etc.
