BOMBA DE ARIETE

1.- DEFINICIÓN.-

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.

La bomba de ariete es un componente fundamental en la instalación, siendo sus elementos más importantes el cuerpo del ariete, las válvulas de impulso y de descarga y la cámara de aire; todo ello ensamblado mediante uniones roscadas.

La bomba de ariete conecta la tubería de alimentación con la tubería de descarga además de ser es el principal responsable del bombeo de agua y causante del golpe de ariete, donde se produce la inversión y propagación de la onda de presión, siendo preferible que el material de los elementos que lo componen sea de hierro galvanizado.

2.- CARACTERÍSTICAS:

1. Máquina que aprovecha como única fuente de energía la caída o desnivel del agua para operar.

2. Cualquier lugar que tenga una caída de más de 1 m. de desnivel.

3. Cuida el medio ambiente, es barata, limpia y no contamina (no desprende calor: no necesita de electricidad, diesel o gasolina).

4. Es ecológica: respeta el caudal ecológico (no acapara toda el agua tomando solamente parte del fluido para operar; respetando el agua de las fuentes de recarga, plantas y
animales).

5. Es barata, rústica y durable (las piezas se consiguen en cualquier ferretería; la Bomba puede durar más de 10 años).

6. Es de fácil y rápida construcción, operación, traslado y mantenimiento.

7. Puede trabajar día y noche ininterrumpidamente.

8. No tiene costos de operación.

3.- VENTAJAS

1. No requiere electricidad, combustible ni trabajo humano para su funcionamiento.
2. Todo el equipo es de bajo costo y sus piezas son de fácil recambio, materiales de reparación de fácil acceso
3. Requiere un mínimo de manutención
4. Funciona automáticamente ante un suministro de agua
5. Puede usarse todo el año en los cuerpos de agua disponibles

4.- DESVENTAJAS

1. Poco acceso a la tecnología (no hay asistencia técnica)
2. La altura a la que se desea bombear depende de la caída de agua.
3. Bombeo por pulsación
4. Bombea poco caudal.
5. Rendimientos bajos en relación a las electrobombas y motobombas.

5.- ELEMENTOS Y COMPONENTES

 – Cuerpo del ariete hidráulico.

Este se encuentra constituido por una caja de válvulas la cual puede estar formada por una té y un codo, una unidad ensamblada cuyos elementos pueden estar unidos por
pernos, tornillos, elementos roscados o mediante soldadura según los recursos disponibles. Esta es la parte donde se produce la propagación de la onda de presión
(efecto de ariete), donde se ubican la válvula de impulso y la válvula de descarga.

– Válvula de impulso.

Esta válvula es una de las partes más importantes de la bomba de ariete, la correcta selección y buen diseño de esta, garantizará la máxima eficiencia en el funcionamiento
del dispositivo. Es la encargada de producir el golpe de ariete debido al cierre brusco que se produce por el efecto del incremento de la velocidad del agua. Esta válvula permite
regular la cantidad de agua que penetra en la cámara de aire, esto se logra al variar el número de golpes por minutos.

– Válvula de retención.

Es la que permite el paso del agua, desde la caja de válvulas hasta la cámara de aire, no permitiendo su retroceso al cerrarse por los efectos del rebote que se produce con el aire
comprimido dentro de la cámara, lo que hace que el agua sea impulsada hasta un nivel superior al de captación. Debe estar construida de forma tal que se logre una buena
hermeticidad, lo que evita pérdidas en la eficiencia y el rendimiento.

– Cámara de aire.

Es el dispositivo que regula el flujo de agua hacia la tubería de descarga, absorbe la sobrepresión (funciona como amortiguador de los golpes de ariete) e impulsa el agua por
la tubería, dando de esta forma un flujo casi continuo, logrando un nivel superior al de captación y va montada sobre su propia base en la caja de válvulas. En el interior de la
cámara de aire se producen dos presiones producto de sus condiciones de funcionamiento, una presión mínima cuando una cantidad de aire soporta la columna de
agua presente en la tubería de entrega y otra presión máxima cuando el fluido ingresa y el aire de la cámara se comprime.

– Válvula de aire.

Sirve para regular y renovar el aire absorbido por el agua que se pierde de la cámara. Está ubicada por debajo de la válvula de descarga y permite el ingreso permanente de
aire de acuerdo al requerimiento de la cámara

6.- FUNCIONAMIENTO DEL ARIETE HIDRÁULICO

El fluido o agua que se encuentra en el depósito, rio o fuente desciende por la tubería de alimentación por medio de la gravedad con lo que su energía potencial pasa a ser energía cinética, cuando el fluido pasa por la cámara de válvulas con una velocidad suficiente para cerrar la válvula de impulso o válvula de descarga la cual corta el flujo del fluido y esta a su vez genera una sobrepresión en el extremo inferior de la tubería, un golpe de ariete que provoca la apertura de la válvula de retención o de suministro, el cual permite el paso del fluido a la cámara de aire la cual tiene la función de amortiguar el flujo en la tubería de descarga permitiendo así que hayan menos fluctuaciones, el fluido provoca la compresión del aire existente y cierta cantidad de agua asciende por la tubería de bombeo o descarga hasta llegar al depósito de escarga, se cierra la válvula de suministro y se abre la válvula de descarga permitiendo el comienzo de un nuevo ciclo y haciendo esta función repetitivamente con un ritmo aproximadamente de 60 a 90 golpes por minuto dependiendo las características del ariete, cuanto más lento sea el funcionamiento, más agua utiliza y bombea.

Se debe tener en cuenta que el aire que entra a la cámara, además de servir de impulsión, amortigua los golpes del ariete evitando así la ruptura del sistema o tubería, regula la velocidad en el ducto de impulsión o en la tubería de descarga y en presencia del agua bajo presión, que se devuelve poco a poco hasta que en determinado tiempo desaparecen completamente. En estas condiciones como el agua es incomprensible la válvula de impulsión no se levanta y el movimiento al tanque de descarga queda interrumpido, para evitar estas interrupciones se dispone de una válvula de impulsión que, durante el descenso de la presión, al retroceder la columna de agua impulsora, deja entrar una pequeña cantidad de aire la cual llega a la cámara de aire arrastrado por el agua impulsada, completando sin cesar el contenido de aire de la misma

7.- CICLO DE FUNCIONAMIENTO DEL ARIETE 

1) Apertura de la llave de entrada.

2) El agua empieza a correr a través de la válvula de ariete la cual debida a la energía potencial y cinética del agua se cierra rápidamente produciendo el golpe
de ariete.

3) El golpe de ariete no se puede desfogar por ningún lado y abre la válvula enviando cierta cantidad de agua en la cámara de aire. El aire se comprime y empuja en el tubo de salida el agua a través de la llave

4) Terminada la energía del golpe de ariete, la válvula se cierra gracias a un resorte debidamente calibrado o unas pesas que cumplen la misma función.
5) El resorte de la válvula abre esta misma válvula, empieza a correr otra vez el agua y el ciclo se repite

8.- DIAGRAMA DEL CICLO DE TRABAJO DE UN ARIETE HIDRÁULICO.

En la Figura 8 Representa la velocidad de alimentación y la carga de presión en la cámara de válvulas, en el punto a. la válvula de retención se encuentra en estado de apertura ya  sea con empuje por medio de la mano realizando una presión hacia abajo o de modo automático la carga estática cae a cero, se iguala a la presión atmosférica y la columna
de la tubería de alimentación empieza a acelerarse bajo una carga aceleratriz total, el agua de alimentación se descarga por la válvula de retención, la velocidad creciente
aumenta la presión sobre las paredes de la caja, con el aumento de la carga estática (a,b), alcanza una velocidad de b. la cual el empuje estático y dinámico impactan la cara inferior de la válvula de retención, esta válvula se cierra momentáneamente y durante el ciclo se mantiene cerrada por la presión que se encuentra en la cámara de válvulas.
Allí ya se alcanza el punto b. y se realiza el golpe de ariete elevando la presión hasta alcanzar el punto 0, se abre la válvula de impulsión y el agua pasa a la cámara de aire y
esta bombea hasta que se acabe la presión, así se llega al punto d. y a. la cual la velocidad a decaído totalmente, se abre de nuevo la válvula de retención volviendo a
realizar el ciclo y haciendo este repetitivamente