Guía técnica bomba ariete
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1. ca da vertical en pies C todo dividido por la elevaci n hasta el tanque de almacenamiento E y el resultado debe ser multiplicado por 0 6 que es la eficiencia com n de una bomba de ariete El resultado ser en galones por minuto gpm A V x C E x 0 6 Ejemplo hipot tico 12 Digamos que tenemos una bomba de ariete de 2 que requiere entre 10 a 25 gpm para operar Esta bomba requiere una ca da m nima de 3 ft para operar y puede bombear a una altura m xima de 500 ft Previamente determinamos que la tuber a de carga caudal provee 15 gpm de agua La ca da vertical de la fuente de suministro hasta la bomba es de 12 pies Y queremos bombear agua a una elevaci n de 100 ft A 15gpm X 12 ft 100 ft x 0 60 1 08 gpm Si se desea obtener galones por hora este n mero se multiplica por 60 Para obtener galones por d a se multiplica este n mero por 1440 1 08 gom x 60 min 64 8 gph 1 08 gom x 1440 min d a 1555 2 galones d a VIII Otras consideraciones importantes a la hora de instalar el equipo La tuber a de carga debe ser preferiblemente de acero galvanizado Se puede utilizar tuber a PVC pero debe ser anclada para evitar movimiento La tuber a debe conectarse lo m s recto posible evitando usar codos Se debe utilizar una tuber a de carga o suministro que sea del mismo di metro de la tuber a de la bomba de ariete Es recomendable que el largo de la tuber a de carga se de acuerdo a la altura de la ca2. reduciendo su volumen y ii que se dilate la tuber a Cuando la tuber a se dilata moment neamente y luego regresa a su dimensi n original provoca una onda de presi n en sentido contrario que puede provocar que la tuber a colapse NOTA La tuber a PVC es m s susceptible a esta presi n por lo que se dilata f cilmente disipando la energ a lo que resta eficiencia a la bomba de ariete IV Qu es una Bomba de ariete hidr ulica Esta bomba fue patentada por primera vez en 1796 por Joseph Michael Montgolfier Sin embargo se conoce que fue construida por muchos fontaneros antes de que fuese patentada por l La bomba de ariete hidr ulica bombea agua utilizando la energ a cin tica de un golpe de ariete para subir parte de esa agua a un nivel superior Esta bomba solo utiliza agua y el desnivel del terreno para bombear cientos o miles de litros d a Recordemos que la bomba de ariete puede operar 24 horas al d a sin necesidad de energ a el ctrica o combustibles Mayormente estas bombas son de fabricaci n artesanal y requieren poco mantenimiento Existen tambi n algunas compa as que se dedican a la fabricaci n y distribuci n de este tipo de bombas Por lo general estas bombas fabricadas por expertos son m s eficientes y f ciles de instalar pero m s costosas que las de fabricaci n casera V Funcionamiento El agua fluye del dep sito de origen A por la tuber a de carga B Cuando el agua entra dentro de la bo
3. Gu a Agroecol gica AGROJIBARO Rescatando lo que el jibaro conoc a y nos hicieron olvidar Agroecolog a Agro Alfredo Aponte Zayas Tel 701 729 6121 PO Box 230 Trujillo Alto PR 00977 1 Bolet n 1 11 29 2014 Gu a t cnica Que debemos saber antes de seleccionar construir o instalar una bomba de ariete hidr ulico Agro Alfredo Aponte Zayas ndice l Prefacio a ea 4 Il INtroduUCCI N A AS 4 Ill Fen meno F sico del golpe de ariete 5 IV Qu es una Bomba de ariete hidr ulica 6 V Funcionamiento 6 VI Qu necesitamos saber antes de seleccionar construir e instalar una bomba de ariete Figura 2 8 VII Determinando cantidad de agua bombeada 12 VIII Otras consideraciones importantes a la hora de instalar el equipo 13 IX Lista de fabricantes comerciales de bombas de ariete 13 ReferenciaS 14 l Prefacio Esta peque a publicaci n va dirigida principalmente a los agricultores puertorrique os y a su nuevo movimiento agroecol gico los cuales requieren de tecnolog as apropiadas para reducir la dependencia de insumos de p
4. as para pequenos productores http www jica go ip project spanish panama 2515031E0 data paf 1 17_01 paf Centro las Gaviotas 2011 Ariete hidr ulico gaviotas manual de instalaci n operaci n y mantenimiento http www centrolasgaviotas org docs manual_ariete pdf Departamento de recursos naturales y ambientales de Puerto Rico 2012 Canales de riego de Puerto Rico Acceso 11 30 14 http www drna gobierno pr oficinas saux secretaria auxiliar de planificacion integral planagua sistemas de informacion geografica sistema de informacion geografica mapas distritos riego jpg view Gu a agropecuaria 2012 Estudio de promoci n y difusi n de buenas pr cticas Bomba de Ariete del Proyecto Tawan Ingnika http www jica go jp nicaragua espanol office others cg8h0vm000001aq4bc att 32 realizados 01 paf Rife Ram water pumps http www riferam com rams index php 14
5. da cuadro 1 Cuadro 1 Largo de la tuber a de carga de acuerdo a la ca da vertical Ca da vertical Largo de la tuber a de carga 3 15 6 veces el largo de la ca da 16 25 4 vece el largo de la ca da 26 50 3 veces el largo de la ca da Tomada de la p gina web de Rife Ram No todas las bombas de ariete tienen la misma eficiencia y esto debe ser determinado con ensayos de prueba cuando son bombas de fabricaci n casera Es importante reconocer que no todas las situaciones y condiciones del terreno son iguales a la hora de instalar una bomba de ariete Mientras m s cuidadosamente se sigan las instrucciones y pasos en este manual se lograra una mejor eficiencia del sistema 13 La informaci n para este manual viene de diferentes fuentes literarias Es importante reconocer que esta informaci n es en su mayor a proveniente de bombas de fabricaci n industrial las cuales son m s eficientes Sin embargo los principios f sicos son los mismos y pueden ser utilizados para la calibraci n adecuada de una bomba de ariete de fabricaci n casera IX Lista de fabricantes comerciales de bombas de ariete 1 Rife ram desde 1884 http www riferam com contact index php 2 Williamson ram pump http williamsonrampumps com products html http youtu be SiHdnI1fwSs Referencias Agustin G A Samuel G Celso Y Yasunori T Sadao 2012 La bomba ariete material de apoyo para la gu a de extensi n de t cnicas apropiad
6. es minuto respectivamente Este es el m todo m s utilizado para conocer el caudal antes de conectar la bomba de ariete Figura 3 Medici n de caudal de una tuber a con el m todo de volumen conocido Quebrada o rio Tuber a de carga envase de volumen conocido Il M todo del flotador Este m todo se facilita se usamos sistema m trico Excelente ejemplo en este enlace http youtu be 1 Xi6HhkMGig Este m todo consiste en determinar el caudal del cuerpo de agua utilizando un objeto flotante que sea lo suficientemente denso para no ser f cilmente manipulado por el viento Los pasos a seguir son los siguientes a Seleccionar un rea de cuerpo de agua que luzca de profundidad y anchura uniformes b Establecer dos puntos de referencia en la misma orilla del caudal a una distancia deseada ejemplo 200 cm de separaci n Luego se debe lanzar un objeto flotante corriente abajo y medir el tiempo que le toma llegar de un punto de referencia al otro Entonces la velocidad puede ser calculada Velocidad distancia tiempo cm seg Digamos que el objeto flotante tardo 15 segundos en cruzar el punto de referencia puntos referencia c Medir la profundidad del caudal de orilla a orilla y calcular un promedio de la profundidad 10 15 25 30 15 10 6 cm 10 15 25 30 15 10 6 7 15 85cm d Medir el ancho del caudal en cm ejemplo 400 cm ancho e Multiplicar la profundidad x ancho del caudal x la velocidad x c
7. mba de ariete figura 2 la energ a cin tica de la misma causa que la v lvula de fondo ariete C se cierre espont neamente Al cerrar la presi n dentro del sistema aumenta provocando que la v lvula D se abra y permita el paso del agua a la c mara neum tica o tanque de presi n E El agua trata de comprimir el aire dentro de la c mara neum tica cuando ya no lo puede comprimir m s la v lvula D se cierra y la presi n se disipa a trav s de la tuber a de descarga F provocando que el agua suba hasta el dep sito de descarga o tanque cisterna G Es importante mantener una v lvula de aire K debajo de la v lvula D para mantener el suministro de aire dentro de la c mara neum tica Esto es necesario porque si no el aire dentro de la c mara neum tica se va disolviendo en agua con el tiempo causando que la eficiencia del sistema disminuya Importante que la v lvula de suministro de aire K se situ debajo de la v lvula D Figura 2 Esquema del funcionamiento de una bomba de ariete hidr ulico A dep sito de origen B tuber a de carga C v lvula de fondo ariete D v lvula de retenci n o check valve E c mara neum tica o tanque de presi n F tuber a de descarga G tanque descarga K v lvula aire Notas VI Qu necesitamos saber antes de seleccionar construir e instalar una bomba de ariete Figura 2 1 Caudal de agua en la fuente de suministro a ser utilizada en galones
8. oeficiente de fricci n El coeficiente de fricci n va a ser 0 8 si el fondo del caudal es rocoso y 0 9 si es arenoso El resultado va a ser cm seg o m seg En un metro cubico caben 1000 L de agua 10 Nota Estas mediciones deben hacerse durante el tiempo m s seco del a o para saber si el caudal puede suplir el flujo de agua necesario para la bomba de ariete Ejemplo basado en el procedimiento antes mencionado a Puntos de referencia a la orilla del caudal con separaci n de 2m b Le tomo a un lim n como objeto flotante cruzar los puntos de referencia 15 seg Por lo tanto la velocidad 2m 15seg velocidad 0 13 m seg c El ancho del caudal es de 4m y la profundidad alto es de 0 158 m d El fondo de la quebrada es pedregoso Utilizaremos la constante 0 8 e Multipliguemos 4m x 0 158m x 0 13m seg x 0 8 0 065m seg f 1m 1000L entonces 0 065m seg x 1000L 65 litros seg es nuestro caudal o flujo 2 y 3 Midiendo la ca da desde la fuente de suministro a la bomba de ariete y la elevaci n de la bomba de ariete al tanque de almacenamiento Para medir la ca da y la elevaci n se puede utilizar equipo electr nico como un GPS o el celular Existen aplicaciones de tel fono celular que se pueden utilizar para medir la altura del lugar en el que se posicionen La diferencia en altura entre el punto bajo y el punto alto ser la altura o ca da final Esta tecnolog a no est disponible para todos pero existen alternativas
9. por minuto gpm 2 La ca da vertical en pies ft del suministro a la bomba de ariete 3 Elevaci n vertical en pies ft desde la bomba de ariete hasta el tanque cisterna 4 Distancia entre el suministro de agua y el ariete hidr ulico 5 Distancia entre la bomba de ariete y el tanque cisterna almacenamiento 6 Requerimiento de agua al d a galones d a o litros d a Nota La medidas utilizadas arriba est n en el sistema ingl s Se facilita las mediciones y conversiones si utilizamos el sistema internacional de unidades Figura 2 Esquema sobre informaci n necesaria para la selecci n construcci n e Instalaci n de una bomba de ariete Tanque cisterna Nivel del agua Distancia l NOTAS 1 Midiendo el caudal de un cuerpo de agua M todo de envase de volumen conocido figura 3 Es el m todo m s simple y exacto para determinar caudal de una tuber a Consiste en instalar una tuber a al caudal de agua y permitir el flujo libre del agua pendiente abajo Al final de la tuber a se posiciona un envase de volumen definido y se toma el tiempo que toma en llenar Al final se obtiene el caudal de la tuber a utilizada en galones minuto o litros minuto La tuber a debe ser de 2 a 3 pulgadas de di metro para asegurar un flujo de agua suficiente para operar una bomba de ariete Hay que tener en cuenta que una bomba de ariete de 2 a 3 pulgadas de di metro necesita en promedio como m nimo 10 a 25 galon
10. roducci n externos y alcanzar la soberan a alimentaria del pueblo puertorrique o El prop sito de esta gu a t cnica es el de resumir y hacer disponible la informaci n necesaria para poder seleccionar o construir e instalar una bomba de ariete hidr ulica El objetivo es el de popularizar el uso de esta tecnolog a que no requiere de energ a el ctrica o combustible para bombear agua desde una quebrada o rio hasta un punto alto de la finca Il Introducci n La agricultura depende de un suministro de agua de calidad y cantidad adecuada para asegurar el desarrollo de los cultivos y el xito de la operaci n agr cola En el rea sur noroeste y suroeste de la Isla de Puerto Rico PR existen canales de riego que suplen agua mayormente a operaciones agr colas de tipo industrial figura 1 Sin embargo no existe la misma disponibilidad de agua de riego para los peque os agricultores en otras zonas del pa s Los agricultores de la zona monta osa del pa s dependen mayormente de la precipitaci n pluvial para regar sus cultivos El agua suplida por la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados de Puerto Rico aunque es una alternativa para riego es costosa Esta agua llega a los hogares a trav s de un sistema de relevo mediante bombas de aguas que funcionan con energ a el ctrica El costo de la electricidad en PR es de 26 centavos el kilovatio hora Este y otros factores de ndole pol tico y social hacen que el servicio de agua potable
11. sea costoso Por otro lado algunos agricultores usan bombas de agua que utilizan energ a el ctrica o combustible para operar sus sistemas de riego con agua de manantial Estos insumos bomba de gasolina electricidad y combustibles incrementan el costo de producci n as como la dependencia de los agricultores a los combustibles f siles Sin embargo existen otras alternativas mucho m s econ micas accesibles al agricultor y ambientalmente compatibles con sistemas de producci n agr colas sustentables El prop sito de esta gu a es el de familiarizar al agricultor con esta tecnolog a Figura1 Canales de suministro de riego de los diferentes distritos en Puerto Rico Distrito de Riego de Isabela N o 10 O 10 20 Kil metros LEYENDA nu Canales de riego Su Rios principales nu Quebradas Canal Principal do Org I Embalses y lagunas Foto tomada de la p gina electr nica del Departamento de Recursos Naturales y Ambientales de PR lll Fen meno F sico del golpe de ariete El origen del golpe de ariete se debe principalmente a la elasticidad del agua Ocurre principalmente cuando se cierra una v lvula s bitamente en el extremo de una tuber a Las part culas de agua cerca de la v lvula se detienen bruscamente pero estas son empujadas por las part culas de agua que vienen detr s Cuando esto sucede se genera una sobrepresi n que se desplaza por la tuber a Esta sobrepresi n causa i que se comprima el agua
12. un poco m s trabajosas pero igual de eficientes Il Para medir altura de la ca da y la elevaci n hasta el tanque de almacenamiento se puede utilizar un nivel de carpintero siguiendo las siguientes instrucciones en el esquema figura 4 NOTAS 11 Figura 4 Esquema explicativo para medir la altura de la ca da o la elevaci n Nivel carpintero Caida total ft punto referencia dad bomba de ariete palo recto de 4a altura 4 y 5 Para medir distancia entre dos puntos Se puede utilizar una cinta o el largo de la tuber a utilizada para hacer la conexi n Recordar que es importante la distancia entre la fuente de suministro y la bomba de ariete as como la distancia entre la bomba y el tanque de almacenamiento de agua 6 Requerimiento de agua al d a litro d a o galones d a Cu nta agua deseamos obtener de la bomba de ariete cada 24 horas Este valor depende del tama o y capacidad de la bomba y del resto de los factores antes explicados galones d a o litros d a VII Luego que tenemos toda la informaci n necesaria podemos determinar la cantidad de agua que va a llegar al tanque cisterna por d a Para esto necesitamos el flujo de agua en el caudal la ca da vertical desde suministro a la bomba de ariete la elevaci n desde la bomba al tanque de almacenamiento Para calcular la cantidad de agua que llega al tanque de suministro A se debe multiplicar el caudal disponible gal min V x la
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