Ariete Hidráulico
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Ariete hidráulico. Aparato empleado para elevar el agua sin el uso de otra energía que la que le produce en su interior una corriente de agua cuando es cortada bruscamente a intervalos regulares mediante un fenómeno hidráulico conocido como “golpe de ariete”.
Sumario
Antecedentes
Desde la antigüedad el hombre ha utilizado la energía hidráulica con el fin de disminuir el esfuerzo físico en las labores más duras, para moler granos (un molino de moler acoplado a una rueda hidráulica), para obtener electricidad (generador eléctrico acoplado a una turbina hidráulica) y para bombear agua (malacate, noria y ariete hidráulico).
El descubrimiento del principio básico del ariete hidráulico y su primera aplicación práctica se debe a John Whistehurst, el cual construyó un aparato en el año 1972 que fue utilizado en una fábrica de cerveza. Su invención consistía en una tubería inclinada de 183 metros de longitud y 1½ pulgadas de diámetro conectada a un tanque de entrega, con una cámara de aire, controlada por una válvula. La tubería tenía una válvula en su extremo, operada con la mano; esta válvula se encontraba a 5 metros por debajo del nivel del agua del tanque de abasto.
Funcionamiento
Para que el ariete hidráulico funcione solamente bastará conectarlo a una fuente de agua que tenga cierto desnivel topográfico entre el espejo de agua y el ariete. Este desnivel no es más que una energía potencial, que al descender el agua por el efecto de la gravedad se convierte en energía cinética (Ec=½mv2), que es la energía que utiliza el ariete para bombear parte del caudal que la entra hasta alturas de varios metros, con solo la energía de la misma corriente o tubería que lo abastece.
El cierre brusco de una tubería, al cortar la corriente, provoca un aumento instantáneo de la presión del agua. Esta zona de alta presión se propaga rápidamente (con la velocidad del sonido). Este fenómeno se denomina “golpe de ariete”. Los arietes se utilizan para abastecimiento doméstico de agua, suministro a los animales, y otros usos en pequeña escala.
Características técnicas
La altura normal de elevación es de 8 a 10 veces la diferencia de altura (desnivel) de la fuente de agua que lo abastece con respecto al punto de entrada, o su equivalente en presión hidráulica dentro de una tubería. Un equipo que disponga de una tubería de entrada de 4 pulgadas (102 mm), y una tubería de salida de 2 pulgadas (51 mm), puede entregar un litro de agua por segundo.
Uso del ariete hidráulico en Cuba
En Cuba es muy común encontrar pequeños ríos o estanques los cuales poseen caídas, saltos o están represados, o sea, una diferencia de altura entre el espejo de agua y otro punto del terreno, lo cual no es más que la energía hidráulica que brinda la naturaleza. Ello ha facilitado la instalación de arietes hidráulicos en diferentes lugares de la Isla.
El uso del ariete hidráulico en Cuba se remonta al siglo XIX, esto se ha corroborado porque en la actualidad se conservan algunos equipos con fecha de esa época, no obstante se piensa que pudieron ser utilizados con anterioridad.
El Tercer Frente Oriental es un municipio montañoso donde por sus características se ha facilitado la instalación de arietes hidráulicos en algunos asentamientos poblacionales tales como: El Sur, Mogote, La Lata, San Fermín. Se instaló por primera vez en el campamento de exploradores, situado en La Lata, por idea del Comandante de la Revolución “Juan Almeida Bosque”.
Mecanismos y su función
Válvula de cierre. El agua, procedente de un recipiente o canal (1) entra con velocidad por el tubo de acceso al ariete (3) y su fuerza hace cerrar una válvula (4) que conduce a un pequeño tubo de alivio, ayudada por un contrapeso (6), lo cual provoca que se incremente bruscamente su presión.
Campana de aire. Es un depósito cerrado al cual penetra el agua a presión cuando se cierra la válvula del tubo de alivio. Este aumento de presión en la campana provoca que se cierre otra válvula en el tubo de acceso (5), precisamente en el punto de entrada a la campana.
Depósito de agua. El aire comprimido en la campana impele el agua por un tubo de descarga o salida (7) hasta un depósito (tanque) elevado (9). Al caer la presión en el tubo de entrada, la válvula de cierre (5) vuelve a cerrarse, comenzando de nuevo el ciclo.
Inclusor de aire. Es un pequeño orificio de 1,5 mm a 2 mm de diámetro, con un alambre de cobre que pasa por él 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.
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.
Recomendaciones
Dado que la presión de funcionamiento en el interior del ariete hidráulico es alta, es conveniente utilizar tuberías 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.
Fuente
- Arcadio Ríos. Máquinas agrícolas, tracción animal e implementos manuales. Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola. La Habana, 2011.
- Tomás de Galiana. Pequeño Larousse de ciencias y técnicas. Edición Revolucionaria. La Habana, 1968.
- Publicación del Centro Integrado de Tecnologías Apropiadas.
- Documentos de la Dirección Municipal de Acueducto, Tercer Frente.
www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia25/.../articulo05.htm www.wot.utwente.nl/publications/breurram_es.pdf
