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Ariete hidráulico

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Foto de un ariete en funcionamiento (Fase impulsión) en Oberá, Misiones, Argentina. Fabricada por el Prof. Ing. Erik Barney.

Los arietes hidráulicos, son uno de los tipos de hidráulica que funcionan aprovechando la Energía hidráulica, sin requerir otra energía externa. 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.

Foto de una bomba en funcionamiento (Fase aspiración) en Oberá, Misiones, Argentina. Fabricada por el Prof. Ing. Erik Barney.

El ariete hidráulico es un sistema de construcción sencilla y el rendimiento energético es de cerca del 70%.

Funcionamiento

Esquema de funcionamiento de una bomba de agua tipo ariete hidráulico

El funcionamiento del dispositivo es bastante simple:

  • 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 una pocas burbujas en cada ciclo.

Inclusor de aire

El inclusor de aire es un pequeño orificio de 1,5 a 2 mm de diámetro, con un alambre de cobre que pasa por el con cierta holgura, para permitirle a la cámara de aire tomar alguna burbuja en cada golpe de ariete y mantener la presión en la cámara de aire.

Por supuesto, también saldrá una pequeña cantidad de agua en cada golpe de ariete. Pero si no hay cámara de aire que actúe como amortiguadora del Golpe de ariete, este mismo rompería el dispositivo y dejaría de funcionar.

Otros requerimientos

Para que el ariete hidráulico funcione se necesitan dos cosas:

  • agua en cantidad suficiente para impulsarlo
  • suficiente desnivel de trabajo (el mínimo es 20 cm).

El agua puede proceder de un manantial, arroyo o río y debe ser conducido al ariete hidráulico mediante un conducto (hierro galvanizado, PVC, PPP, etc), cuyo diámetro dependerá del caudal utilizado.

La inclinación del tubo debe ser de unos 30º por debajo de la horizontal para un funcionamiento adecuado, aunque podría hacerlo con ángulos menores.

El ariete hidráulico funciona entre 60 y 90 golpes por minuto y cuanto más lento sea el funcionamiento, más agua utiliza y bombea.

Para que funcione el ariete hidráulico se necesita un salto de agua que varíe entre 0,20 m a 30 m. Cuando el salto de agua sea mayor, el ariete hidráulico va a ser más pequeño y económico y menos cantidad de agua va a requerir para elevar otra cantidad de agua.

Con abundante agua y un desnivel de 1,2 m puede llegar a elevarse el agua a 200 m de altura.

Dimensionamiento

Esquema de bomba de agua tipo ariete hidráulico

Las diferentes variables que participan en el funcionamiento del ariete hidráulico, se relacionan de la siguiente forma:


Caudal elevado = (2 . Q . h) / (3 . H) (en litros/minuto)


donde:

Q : es el caudal de alimentación en litros por minuto

h : desnivel de trabajo en metros

H : altura de elevación en metros

Ejemplo

Si el caudal de alimentación es de 300 l/min, el desnivel de trabajo 1 m y la altura de elevación 25 m, el caudal elevado por el ariete hidráulico será:

Caudal elevado = (2 x 300 l/min x 1 m) / (3 x 25 m) = 8 l/min (11520 l/día)

Vemos que el rendimiento energético es muy bueno (65 a 80%), y siempre superior a una centrífuga con Motor eléctrico, al menos en instalaciones pequeñas.

Recomendaciones para autoconstructores

Dado que la presión de funcionamiento en el interior del ariete hidráulico son altas, es conveniente utilizar caños y piezas de hierro galvanizado con juntas muy bien selladas. Esto no implica que no puedan utilizarse materiales plásticos como el polipropileno roscable o termofusionable, fundición de acero o aluminio, Plástico reciclado, etc; con las precauciones previstas.

Uno de los mejores materiales para las válvulas del ariete hidráulico es el caucho de cámaras de ruedas de camión o tractor desechadas.

No es necesario montar el ariete hidráulico en una base de hormigón y se lo puede dejar como bomba portátil para reparaciones, limpieza, etc.

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 único mantenimiento consiste en retirar las hojas u otro material del filtro en la toma de agua y las gomas de las válvulas cuando se gasten o deterioren.


Referencias

  • Ignacio, J. y Urquia Luz, S. (1984) Energía hidráulica y eólica práctica. Edit PAMIELA. ISBN 84-398-1029-6
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