diseño y construcción de una bomba de arietered.uao.edu.co/bitstream/10614/2629/1/t0000905.pdf ·...
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DISEñO Y CO]ISTRUCCIO]I DE U]IA BOTBA DE ARIETE
Gur'l leno Saniento
i
I Trabajo de grado presentado como
requisito parcial para optar al
IV') título de Ingeniero Mecánico
E Di rector : Al varo orozco
ófix(i
\v/
rL/-
lf'tl c.u.A.oI^-I BIBLIOTECA
ilil[|uurl||uruilIrururil
Uniwaidod lutcnomo de (kciünrr
0ePto Erbliotero
707 5
I ':'i-)
CORPORACIOI AUTO]IOTA DE OCGIDEIITEPR,OGRAIIA DE IlIGE]IIERIA IIECA]IICA
Cali, tggz
j
Aprobado por el Comité de trahajo de
Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Corporación Autd
ma de Occidente para optar el tftulode Ingeniero Mecáni.co
ALVARO OROZCOPresidente del Jurado
HUGO SENEN HOYOS
Jurado
HIDOLFO SATIZABALJurado
Cali, Novierbre ,Lggz
't1
'q
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa su agradecimiento:
A Alvaro 0rozco, Master en Fluidos, profesor de mecánica
de Fluídos de la corporaci6n Autónoma de 0ccidente y Direc-
tor del Proyecto
A Jesús Cavanzo, mecánico de primera de PR0M0TEC LTDA
A I a Corporaci6n Autónoma de 0cci dente
A todas aquellas personas que en una u otra forma colabora-
ron en la realización del presente proyecto
lll
Dedico este proyecto a mi esposa,
a mi hija María Andrea, por el
motivo de superaci ón que son para
mÍ.
iv
Tlp/, fl,a-6 )vL "L
TABLA DE CONTENI DO
,lPá g
INTRODUCCION
1. BOMBA DE ARIETE HIDRAULICO
1. 1 DESCRI PCION
T.2 EXPLICACION DEL FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA
DE ARIETE
1. 3 EXPLICACION DEL FENOMENO DEL GOLPE DE ARI ETE
FASES
1.4. FORMULAS DE LA PRESION MAXIMA O SOBREPRESION 11
1.5 PRESION MAXIMA EN CIERRE TOTAL O PARCIAL
INSTANTANEO DE LA VALVULA EN UNA TUBERIA EL. L2
1.6 FORMULA DE LA VELOCIDAD DE LA ONDA ELASTICAEN EL AGUA 14
T.7 PRESION MAXIMA EN CIERRE LENTO UNIFORME TOTAL
DE UNA VALVULA EN UNA TUBERIA RIGIDA 74
1.8 DISPOSITIVOS ALIVIADORES DEL GOLPE DE ARIETE 16
1
1
4
2. CONDICIONES DE TERRENO PARA LA BOMBA
2.L ESCOGENCIA DEL SITIO ADECUADO
22
22
2.2 MANERA DE MEDIR LA CANTIDAD DE AGUA O CAUDAL
DISPONIBLE DE LA FUENTE 22
2.3 CONCEPTO DE LA CABEZA HIDRAULICA 27
2.4 MEDIDA DE LA CABEZA DE SUMINISTRO Y DE
ENTREGA J4
V
Páq
3. SELECCI.ON DE LA TUBERIA (LONGITUD Y DIAMETRO)
TANQUE y MATERTALES PARA SU C0NSTRUCCI0N
3.
3.
3.
1 TAMAÑO DE LA TUBERIA
2 TAMAÑO Y DTAMETRO DE
3 DIMENSIONAMIENTO DEL
DEL A0UA
DE SUMINISTRO DE ARIETE
LA TUBERIA DE DESCARGA
TANQUE PARA ALMACENAMIENTO
38
,38
40
40
42
42
42
43
43
45
47
4.
4.
4,
4.
4.
4.
4.
DESCRIPCION DE LAS PARTES QUE INTEGRAN EL ARIETE
Y DE SU FUNCIONAMIENTO
1 CUERPO DE LA BOMBA
2 VALVULA DE II'IPULSION
3 FLANGE DE LIMPIEZA
4 VALVULA DE ENTREqA
5 VALVULA DE ADMISION DE AIRE
6 CAMARA DE AIRE (CNMPANA)
5. DISEÑO DE LAS PARTES DEL SISTEMA Y DE LA BOMBA
DE ARI ETE
5, 1 TANQUE DE ALl'|ACENAl4I ENTO
5.2 TUBERIA DE SUMIN ISTRO.VELOCI DAD CAUDAL
5.3 DETERMINACION DEL PESO DE LA VALVULA DE IMPUL.
SION. CATCULO DE LA TORNILLERIA
5.4
5.5
49
49
49
7l
73
77
SELECCION DE LOS TORNILLO.S PARA UNION DE LAS
DOS FRANJAS DE LA VALVULA DE IMPULSION
DISEÑO DE LA SOLDADURA QUE UNE EL FLANJE AL
CUERPO DE LA BOMBA
vi
5.6
5,7
DETERt'|INACION DEL PESO DE LA VAL\/ULA DE
DE S CARGA
DISEÑO DE LA CAMPANA (CAMARA PARA AIRE)
80
86
89
90
92
93
94
ARIETE 94
DE
96
99
100
101
101
103
103
105
L07
108
8 DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMPANA
9 VOTUMEN DEL ATRE EN LA CAMPANA, CUANDO EL
ARIETE NO ESTA EN OPERACION
5.10 VOLUMEN OCUPADO POR EL AIRE CUANDO EL ARITIIESE HALLA EN OPERACION
5.11 ALTURA DEL AqUA DENTRO DE LA CAMPANA Y DEL
coJIN DE ArRE, cuANDo EL AHrrr¡ sE HALLA EN
OPERAC ION
5.L2 CANTIDAD DE AGUA CONTENIDA EN LA CAMPANA
FUNCIONANDO EL ARIETE
5.
5.
5.
5.
5.
5.
6.
6.1
7.
7.t7,2
7.3
7.4
13 CANTIDAD TEORICA DE AGUA QUE ENTREqA EL
14 DISEÑO DE LOS TORNILLOS PARA LA FIJACIONLA CAMPANA Y CANTIDAD NECESARIA DE ELLOS
15 DIMENSIONAMIENTO DE LAS TUBERIAS DE DESCARGA
16 DISEÑO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO
INSTALACION DEL ARIETE
LOCALIZACION DE LA BOMBA
OPERACION DEL ARIETE
CALIBRACION DE LA BOMBA
FUNCIONAMIENTO DE LA BOt'|BA DE ARIETE
EFICIENCIA DEL ARIETE
OPERACIQN PARA REDUCIR CAUDAL DEL ARIETE
vll
7.5
8.
9.
9.1
OPERACION PARA REDUCIR CABEZA DE LA BOMBA
PROBLEMAS Y SUS SOLUCIONES DURANTE EL FUNCI'ONA
MIENTO DE LA BOMBA DE ARIETE
MANTENIMIENTO.DE LA BOMBA
LABORES DE MANTENIMIENTO
PLANOS DE LA BOMBA
BIBLIOGRAFIA
108
110
113
113
115
126
viii
LISTA DE TABLAS
Pas
1 - Coef i cientes de contracci6n de vel oc'idad y
de caudal para tubos y toberas diversos 52
2 - Viscosi dad dinámi ca y cinemáti ca del agua
para di vel sas temPeraturas 53
3 - Coeficiente de rugosidad absoluta K, para tube
rlas comerciales 57
4 - Propi edades tí pi cas de al gunos pl ásti cos
5 -. Es peci fi caci ones SAE para pernos ' torni I I erlay espárragos 75
6 - Diámetros y áreas de tornillos de rosca unifi-: cados (UNC y UNF) 76
79
8 - Propiedades mecánicas de la lámina de acero
inoxidable 87
70
7 - Es fuerzo de di seño en sol daduras ( ps i ) baio
condiciones de r!fatiga"
univrnidad lr|enomo ó¡ &dün|r
0egno Bibirottolx
1-
2-
3-
4
5-
6--
7^
8-
9-10
11
LISTA DE FIGURAS
Esquema tfpi co de I abomba de ari ete
Í nstal aci ón de una
Efecto del golpe de ariete en una tuberfa
Pág
8
18
19
20
24
26
28
28
31
33
33
36
44
3
6
Cierre instantaneode una tuberfa que
de una válvula dl finalsale de una fuente
0ri fi ci o compensador
Pantalla deflectora
Chimenea de equilibrio
Medi da de pequeños caudal es
Esquema para el aforo de cauda'les i nf eri or?a 0.5 m-lseg
Cabeza de un ci I i ndro
Expl i caci ón gráfi ca de I a cabeza pos i ti va ynegati. va
Relaci6n entre cabeza y veIocidad
Cafda de p¡esión por fricción de tuberfas
Efecto de la presi6n en un lfqufdo
L2
13
L4?
15 -
Medida de la cabeza de
Dos tipos de válvulas
suministro
de impulsión
16
L7
18
184-
19
194-
20
2L
22-
23
24-25
26i
27
28
29n
30r
Vál vul a pa ra admi s i ón de ai re
Tanque para Ia fuente de suministro de
agua al ariete
Detal I e de I a conexi ón de sal i da del tanque
Coefi ci ente de rozami ento para I a s al i da
PAs
46
50
59
b rus ca de un dep6s i to
Detalle de la instalación del;,ariete
PÉrdi das secundari as pol accesorios
Válvula de impulsión
Detalle del empaque para válvulas de
si6n
Esquema de I as cabezas para i nstal arari ete
Conexión de salida de ,la campana
Detal I e de I a vál vul a de des carga
Fuerzras que actúan en lla válvula de
Dimensionamiento de la campana
Ariete sin funcionar
Campana en operaci6n
Torni I I o para ffj aci 6n de I a campana
Un ciclo del golpe de ariete
61
64
66
72
impul-72
el82
83
84
des carga 85
89
90
93
96
106
xl
LISTA DE PLANOS
Ref Parte# N o m b r e
1
1A
1B
1C 5 Tornillo p/fijación del flange p/válvulade i mpul s i 6n y fl ange de I i mpi eza 118
6 Vástago para vál vul a de i mpul s i ón
7 Buje para vástago8 Soporte para buje del vástago9 Tuerca para vál vula de impulsión
1D 10 Niple de salida del cuerpo de la bomba 119
11 UnÍ ón s impl e de acopl e de I a campana alcuerpo de la bomba
12 Válvula para admisi6n de aire13 Unión de descarga de la campana
lE 74 Disco base para la camppna IZO15" Cilindro de la campana
lF 16 Cabeza para la campana tZL17 Soporte para brazo de la válvula de
des carga18 Pasador para bál vul a de descarga19 Brazo para vál vul a de descarga
lG 20 Platina de uni6n de los braz'os plvllvulade descarga lTz
2l Di s co para vál vul a de des carga22 Empaque para válvula de descarga23 Fl ange para I i mpi eza
Corte I ongi tudi nal de I a bomba
I Niple de entrada a Ia bomba
2 Tee del cuerpo de la bomba
3 Flange p/válvula de impulsión4 Cono para válvula de impulsión
Pág
115
116
7t7
x't I
Ref Partell 'Nombre r Páq
lH 24 Pata para base rile I a bomba t2325 Uni6n para pata de la bomba
26 Base para fijación de la bomba
11 27 Tanque para suministro de agua a labomba L24
2 Isométrico del si$tema bomba deari ete L25
xiii
IilTRODUCCIOI
La bomba de ariete es una máquina sencilra ra cual para su
operación no necesita ningún tipo de combustible, o fuente
de energía eléctrica, sino que ella misma se autoabastece
de la energía que le suministra un gran caudar de agua que
cae desde una fuente ubicada a una mayor altura en relaciónal si tio donde se col oca I a bomba de ariete.
La máquina se hizo con'la mayoría de sus partes roscadas,
para hacer más fáci I su revi sión o mantenimi ento cuando sea
necesario.
En I a fase de preparación del proyecto, se real izaron va-
rias visitas a diferentes partes donde existe la bomba de
ari ete, se observó su funci onami ento para tomar mejor I aidea, Sé desarmó una y se chequearon sus partes.
La bomba se diseñó con el fin de que se pueda fabricar con
los materiales que hay en la regi6n, no tiene ninguna par-
te hecha de fundición como las que se consiguen comercial-
mente, ya que su reparaci6n es más problemática.
tLa bomba que se detal I a en el presente proyecto es 'l a deno
minada tipo campana por ser más sencilla su fabricación;
exi ste otro ari ete t'i po pal anca que tiene el inconveniente
de que la válvula de impulslón se regula por medio de un
resorte de 'lámi na, e'l cua'l con el tiempo se f ati ga, produ-
ciéndose su falla.
La metodología empleada en el presente proyecto se concre-
tó en su comienzo a la explicaci6n suscinta de como es la
operación de la bomba de ariete; se explica detalladamente
el pri nci pi o de1 go'l pe de ari ete, €n el cual se basa esta
máquina, se indica la forma de seleccionar la tuberfa de
suministro y descarga; se avanza en el proyecto con el di-seño de I as di ferentes partes que I o i ntegran a conti nua-
ción se explica la calibraci6n de la bomba, posteriormente
las labores de mantenimiento a realizar y por último se dan
I os p1 anos de I as di ferentes partes que I a i ntegran.
1. BOIIBA DE ARIETE HIDRAULICO
1.1- DESCRIPCIOI{
La bomba automática del golpe de ariete es usada para el
bombeo de agua. Esta trabaia debido a la energía de una de
terminada cantidad de agua que fluye a través de la bomba
desde la fuente de abastecimiento a un nivel que puede es-
tar a mayor al tura de I a fuente.
La bomba de ariete puede ser aprovechada en sitios donde
exista un seguro suminjstro de agua, de forma constante,
con una caída suficiente para operar el ariete.
En los lugares donde el ariete puede ser usado, este tiene
muchas ventajas sobre otras bombas de accionamiento: manual
animal, por viento o motores. No obstante el hecho de que
consume una gran cantidad de agua, la bomba de ariete pre
senta I as si gui entes ventaias:
Q r No necesi'ta unq fuente adi.cional de energla y no tienecostos de servici o
b - tiene solamente dos partes móviles y estas son muy sen
ci I I as y econ6mi cas para su manteni miento
c - trabaja eficientemente sobre un amplio rango de caudal,
s umi n i st rado al g radua rse corre ctamente
d - puede ser fabricada usando de equipos y,herramfentas co
munes de taller
I.2. ETPII"CAGIOII DEL FUIICTO]IAITEITO IIE tA BOIIBA I'E ARIETE
Para comprender meJor como trabaja el arrlete ver Ia gráficaL..El agua fIuye hacia abajo por ra tuberfa de suministro yescapa al exterior a través de la válvula de impulsión. Cuan
do el flujo de agua pasa por la válvura de impulsión va con
suficiente velocidad,'Se produce una fuerza ascendente so-
bre la válvula de impulsión originando su cierre repentino,deteniendo la columna de agua en la tuberla de suministro.La fuerza acumulada al ser parada, ra columna de agua genera
un repentino incremento de presi6n dentro del fl uído de I abomba, la cua'l si es lo suficiente vencerá la presión de lacámara de ai re sobre I a vál vul a de descarga, permi ti endo a'l
agua pasar a Ia cámara de aire y entonces subit, al tanque
de almacenamiento.
-[
CABEZA DE AGTIA OSFONIBI.E.
CABEZA DE SUMINISTRO.
TUBERIA DE SUTINISTRO
Esquema típico
II
ANoUE DE suHlil¡sTRO.
I VALVULA fE AIRE.t---
ruu¿ode n¿o
CUERFO OE LA 8O¡I8A DE AR]EIE.
Fig. 1
de la instalación de una
fA¡{Ot,E DE ALXAC€NATIENTO
--f-
TUERIA O€ EARGA
DE ENTRADA.
bomba de ariete
IIIII
f ,''t)'l I/"í' \
La onda de presión del golpe de ariete es parcialmente redu
cida por el paso de agua a la cámara de aire, y el pulso de
presjón rebota y retrocede en la tubería de suministro, PFo
duciendo una Suave succión dentro del cuerpo de la bomba.
Esto origina que la válvula de entrega se cierre, PF€vinien
do que el agua que se está bombeando se devuelva.
La válvula de impulsjón cae, empezando el agua a fluir al
exterior de nuevo y el ciclo se repite otra vez.
Una pequeña cantidad de ajre entra a través de la válvula
de aire durante parte del ciclo de succión de la bomba' y
pasa a 1a cámara de aire con cada cantidad de agua a través
de I a vál vul a de descarga.
La cámara de aire es necesaria para amortiguar los cambios
drásticos 'de presión en I a bomba, permitiendo un constante
flujo de agua al tanque de almacenamiento. El aire en la
cámara eStá si empre comprjmido y neces i ta ser constantemen
te reemplazado. El aire Se mezcla con el agua y va al tan-
que de al macenami ento.
El ariete es regulado para bombear la mayor cantidad de
agua pos i bl e y esto normal mente ocurre cuando e'l ari ete
opera aproximadamente a 75 ciclos por minuto.
I.3. EXPLICACIOT DEL FEIIOIIEilO DEL GOLPE DE ARIETE - FASES
En el .estudjo de este fenómeno hay que abandonar las hipÓ
tesis de fluido incomprensible y regimen permanente. El
golpe de ariete es un fenómeno transitorio y por tanto de
regimen variable, en que la tubería ya no es rígida y el
I íqui do es comprens i bl e.
Este fenómeno se produce en los conductos al cerrar o abrir
una válvula y al poner en marcha o parar una máquina hidrau
I ica, o también al disminuir bruscamente el caudal.
La figura (2) representa una tubería de longitud L, espe
sor 8 y diámetro interior D, por la que circula agua prove
ni ente de un embal se y que termi na con una vál vul a.
Si se ci erra rapi damente I a vál vul a, en vi rtud del pri nci -
pio de conservaci6n de la energía, al disminuir la energía
cinética, ésta se va transformando en untrabajo de compre-
si6n del fluído que llena la tubería y en el trabaio nece
sario para dilatar la tubería; se ha producido una sobre-
presión, o un gol pe de ariete positivo.
Por el contrario al abrir rapidamente una vál vula se puede
producir una depresión, o golpe de ariete negativo.
Explicación del fenómeno
Aunque es fÍsicamente imposible cerrar una válvula instan-
táneamente el estudi o i n i ci a'l del caso de ci erre i nstantá
Efecto del gol peFig. 2
de ariete en una tubería
neo ayuda al estudio de los casos reales.
Al cerrarse por compl eto i nstantáneamente I a vál vul a de 1 a
figura (2), si se divide imaginariamente todo el fluidoque llena la tubería en secciones como la 1,2,3, 4 indi
cados en la figura, se quedará primero en reposo la sección
# I y a continuaci6n la 2,3, 4 etc., necesitando un cier-
to tiempo. Es decir, en la válvula se ha originado una on
da de presión que se propaga con velocidad C, la cual en
el instante considerado tiene dirección contraria a la ve-
locidad V del fluido; se ha creado una onda elástica o sea
una onda de presión que se propaga por la tubería, se re-
fleja en el embalse, vuelve a la válvula, de nuevo al em-
balse y así sucesivamente; originando sobrepresiones y de
pres iones en I a tubería, I a cual se di I ata o contrae al
paso de la onda. Siendo C la velocidad de la onda y L lalongitud de la tubería, el tiempo que tarda la onda en re-
correr una vez 1a distancia entre la válvula y la tubería
es To = L/C., al cabo de un tiempo T = 4 to = ( L/C el ci-clo se repite.
Consideremos la figura (3) I a seri e de I os sucesos en I a
tubería durante un período T = | L/C
I - No hay perturbación. Regimen permanente - El I íquido
en I a tubería se despl aza con vel oci dad V del embal se
a I a vál vul a. Di ámetro de I a tubería normal .
FlG. 3.CI ERRE INSTATITANEO DE UNAVALVULAAL FIIIAL DE UIIA TUBERIA QUE SALE DE
UXA FUEI{TE.
2 - Ti empo cero La vál vul a se ci erra i nstantáneamente
La velocidad del lfquido se anula a partir de la válvu
la, no itnstantáneamente, en,toda la tubería., .:'1 i..
3 - Tiempo to/2 = L/2C la onda de presión se propaga hacia
el embalse con la celeridad C y su frente llega a la
mi tad de I a tubería. Mi tad derecha de I a tubería di I a-
tada por la sobrepresión, mitad izquierda de diámetro
normal . En esta mi ta d izqui erda el agua si gue ci rcul an
do con velocidad V hacia la válvula. En la mitad dere-
cha ! = 0
4 - Ti empo to = L/C I a onda
se. En toda la tubería
pero no en equilibrio,Como un resorte que ;se
comienza a moverse con
sentido contrario a laa ponerse en movimi ento
I as secci ones conti guas
de presión ha llegado al embal
el líquido está en reposo' V=0
toda I a tubería está di I atada.
expande, el agua en la tubería
vel ocidad V, pero diri gida en
figura 3.1 El líquido emPieza
comenzando por deci rl o as í , Por
al estanque.
5 - Ti empo 3/2 to = 3/2 LlC 1
ría se ha contraído a su
gue propagándose haci a I a
la mitad izquierda de la
la velocidad V
6 - Ti empo ?to = 2 LtC Di ámetro
Todo el fl uído de I a tubería
vula hacia el embalse con la
a mitad izquierda de la tube-
diámetro normal. La onda si-derecha con vel oci dad C. En
tubería el fl uido circul a con
de toda I a tubería normal .
en movimiento desde la vál
velocidad V.; o sea en di-
rniracrd¡-ij 4ulon0mo C¡ Octidolth
0rPto Bibliotao9
recciÓn contraria a la de las figuras 3-1, 3'2 y 3-3-
No hay, sobnepresión en ninguna parte de Ia tuberla, pero
pot !a ilnercia la presión continua disminuyendo, la onda
elástica se sigue propagando ahora con depneSión desde
la i¡álvu't a hacia el embalse con la velocidad C; el diáme
tro de la tuberfa irá disminuyendo por debaio de su dia
metro normal.
7 - Ti emp o 5/2 to = 5/2 LlCt 'la depresión ha al canzado I a mi
tad de l a tuber fa. La mitad derecha de l a tubería contie
ne agua en reposo y a una presi6n por debaio de la nor-
mal. El diámetro de 1a tubería en esta mitad es inferioral normal.
8 - Tiempo 3 to = J
rep0so, per0 no
miento desde el
dir igida hacia
I a tubería.
9 - Tiempo 712 to =
L/C, el agua en toda la tuberfa está en
en equilibrio y el agua'inicia su movi-
embalse a la válvula con velocidad V'
la derecha, la depresión reina en toda
7/2 L , en la mitdd izquierda de la tubeT-ría el fluído está en movimiento con velocidad V hacia
la válvula. En la mitad derecha el líquido continua en
reposo y en depresión, el diámetro de la parte izquierda
es normal, el de la mitad derecha menor que el normal,
C y V tienen él mismo sentido.
10 - Tiempo 4 to -- 4 LlC diámetro de la tuberla normal todo
el fluldo en movimiento con velocidad V hacia la válvu-
la. Todq Ígual que el tiempo 0, luego el perlodo en estemovimiento es: T = { to = Q, L/C
10
Teóricamente este movimirento oscilatorio continua indefini
damente. Practicamente la deformación de la tubería y la
viscosidad del I íquida disipa energía y las oscilaciones
se amortiguan.
1.4. FORIIULAS TIE LA PRESIO]I IATITA O SOBREPRESIOT
El estudio del golpe de ariete fue hecho en primer
por Joukows ki , mi entras que I a sol uci ón compl eta
bl ema fue dada por Al I i evi .
El cál cul o de I a sobrepres i ón depende del ti empo de
tc de la válvula. El cierre puede ser :
I ugar
del prq
c i erre
Instantaneo: tc = Q caso teórico, fisicamente imposible;
pero muy interesante porque explica la esencia del fenóme-
n0.
Rápido : 0( tc <to = I LlC = T12 La presión máxima es la
misma que en el cierre instantáneo; aunque la curva de pre
siones en la tubería es función del tiempo sea distinta.En el cierre rápido una onda de presión no tiene tiempo de
ir al estanque, reflejarse y volver a la válvula, antes de
que termine medio ciclo.
Lento : tc> to - 2 LlC = T/2 La presión máxima es menor
que en los dos casos precedentes, porque la depresión de
la onda elástjca 'l lega a la válvula antes de que se comple
te el rnedio cíclo e impide el aumento ulterior de la pre-
sión.
11
Este último caso es el más frecuente en la práctica
I.5. PRESIOil IIAXII.IA EII CIERRE TOTAL O PARCIAL IIISTAIITAT{EO
DE LA VAIYUIA EII U]IA TUBERIA ELASTICA
Supongamos en la figura Ne 2 que el cierre de la válvula
es instantáneo. El fluido se decelera lo que da lugar a
una fuerza de jnercia, Fi siendo
Fi = -Jr'l AV (a)At
donde At no es el tiempo de cierre de la válvula (por hipo
tesis tc = 0), sino el tiempo finito que ha transcurrido
para que una cierta masa M = {lA de fluido que ocupa una
longitud finita de tubería L reduzca su velocidad en un
ci erto val or fi ni to AV
En el cierre total AV = -! (b)rr rr parcial AV = V' - V (c)
donde V' vel oci dad fi nal del fl uido
llevando los valores b, c a la ecuación a, resulta:en el cierre total Fi = fl A V (d)
m-en el cierre parcial Fi = lfA (V-V') (e)
At
donde I longitud recorrida por la onda elástica a partirde la válvula en el tiempo At Ver figura 2
Por otra parte la sobrepresi6n será:
t2
Ap = FilA (f)teniendo en cuenta que f, = 1lAt (g)
donde c es la velocidad de propagación o cereridad de raonda. L'l evando, poF tanto los valores (g) y (f) a las ecua
ciones (d) y (e), resulta finalmente la fórmula de Jowkowski
Ap = fc.V. (h) ( fórmu I a de sobrepres i ón
en ci erre i ns tantáneo
total de la vál vul a )
(sobrepres ión en ci e-
rre i nstantaneo par-
cial de la válvula)
La velocidad de la onda de presión en una tubería, la da
Joukows ki , por I a fórmul a
(i )
Ap =fc (v-V') (i)
donde
f,=
Eo=
f=[=nu-
f=
u",o.idad de la onda elástica del ftuldo de la tube-
ría m/seg
m6dulo de e'lasticidad de volumen de fluído K /^2densidad del fluído Kg /seg2
^-4diámetro de la tuberfa m
espesor de la tubería
módul o de el asti ci dad
m
del materi al de 'la tuberí a
13
El numerador
onda el ásti ca
de la ecuación
en el fluído.
(j) es la velocidad Co de la
En el agua
1.425 m/seg (k)
I-6. FORIIULA DE LA UELOCIDAD DE LA OIIDA ELASTICA E]I EL AGUA
Tomando como valor medio el módulo de Young de 2,5 x t010
?kg/m' para el acero usado en la construcción de tuberías
farzadas y llevando este valor así como e'l de las ecuacio
nes (j) y (k), resulta la fórmula aproximada
10.000 m/ seg (1) Ve'loci dad de 1 a onda
elástica en el agua y
tubería corriente de
acero
Co=\ Fv7-
I.7. PRESIO]I IIAXIilA
YALVULA El{ UiIA
El{ CIERRE LEIITO
TUBERIA RIGIDA
U]{IFOR}IE TOTAT DE UIIA
En el cierre lento supondremos para simplificar que la tu
bería es rígi da, o sea i ndef or.mabl e y que el ci erre de I a
vál vul a es uni forme.
Consideremos la fuerza de inercia debida a la deceleración
de'l fIuído que circula por una tubería de secci6n A. Lon-
14
g i tud L, con vel oc i dad
vula tc
Fi = -[vl dV =
d.
y anal ogamente al caso
AP = 'fL dv
dr
V en el tiempo de cierre de la vál
- fnl dv
dt
anterior AP = Fi/A I
pero
Luego
ap= (m)Fórmul a de sobrepresión en tube
ría rígida, cierre lento y uni
fo rme
Modificando la anterior fórmula con un coeficiente k coIprendido entre 1 y 2 (normalmente inferior a 1,5), para
tener en cuenta el efecto de la elasticidad de la tubería
no incl uído en I a ecuación (m) resul ta
Ap = KlL V / - \ Ecuaci ón de I a sobrepres i ón en\il,
tc ci erre I ento de una vál vul a,
tubería el ástica, ci erne I ento,
K de 1 a 2
De la ecuación (n) se deducen las siguientes consecuencias
prácticas:
El pel igro de'l gol pe de ari ete de una instal ación es tan-
to mayor en :
a - cuanto mayor sea la longitud de la tubería (del embal
dv
dt= Q - \f= -V
tctc
fl!_tc
15
b-se a la bomba)
Cuanto mayor sea la ve'locidad del líquido en la tube
ría
Cuanto más rápi do sea el ci erre de I a vál vul ac-
I.8. DISPOSITIYOS ALIVIADORES DEL GOLPE DE ARIETE
De acuerdo a la ecuación (n) la sobrepresión que se produ
ce al cerrar una válvula la cual afecta negativamente el
f uncionamiento de las turb'inas hidrául ica, inf luye en:
a - raz6n directa de la longitud de la tubería forzada¡
I uego el gol pe de ariete se presentará en I os sal tos
de grandes y mediana altura en que la tubería fiorzada
tiene mayor I ontigud
b - razón inversa al tiempo de cierre
Supongamos que en una central un grupo se
te s in carga . Si el di stri buidor Fi nk o
ton se cerrasen I entamente I a turbi na se
puede originar una seria avería mecánica
evitarlo; pero si el distribuidor Fink o
ci erran rápi damente, se produce el gol pe
Para solucionar este problema se utilizaFranci s el ori fi ci o compensador, en I as
la pantalla deflectora y en unas y otras
equilibrio.
queda bruscamen
el inyector Pel-
embalarfa. Esto
; I uego hay que
el i nyector se
de ari ete
en I as turb i nas
turbinas Pel ton
I a chimenea de
16
OrÍficio colpensador (Figura Ne 4)
Esencialmente es un orificio obturado con una válvula gue,
cuando la tuhbina se queda sin caf9d, se abre automática-
mente. Al bbrirse pone en comunicación directamente la cá
mara espiral con el canal de salida sin pasar por el rode
te. De esta manera la turbina no se embara a fin de que no
se gaste mucha agua en el distribuidor se cierra pero len
tamente, evitandose así el golpe de ariete. La temporiza-
ci6n de los dos movimientos: lento el cierre del distribuidor y rápido la apertura del orificio compensador se con-
sigue en la regulación automática con un regurador o con-
trol hidráulico.
Pantalla deflectora (Figura Ne 5)
Toca permanentemente al chorro. si I a turbi na pel ton se
queda sin caFgd, la pantalla deflectora automáticamente
se hunde en el chorro desviandolo en el acto, con lo que
se evita el embalsamiento de la turbina. El golpe de arie-te no se produce, porque sigue circulando agua por el in-yector y la tubería forzada. A fin de evitar la pérdida
de agua el inyector se cierra lentamente y su temporiza-
ción se produce con la regul ación automática
Chirenea deequillbrio (Figura Ne 6)
Se ha de colocar lo más cerca posible de la central
L7
La
Caja Espira'l
u'l ri bui dor Fi nk
Ro de te
,7,r1
/|'4,0r'i fi ciocompensador
Tubo de asp'i raci ón
Canalsal i
TURBINA FRANCIS
Figura 4
Orificio compensador
18
fl-*tr+2.+.r*-',
{r=o
TURBINA PELTON
tol ( s
Fig. 5
ntalla def'lectora
\\
=,I Plano dereferencia z: 0
19
rf;lÉ',6..rr
GflITEÜEA OE EEU|LTS¡$.
zfi
onda elástica de sobrepresión no se propaga en la tubería
que une I a chimenea de equi I i brio con el emba'l se porque
la onda se refleja en ella. Por tanto la conducción entre
la chimenea y el embal.se sujeta a mucho menos presión pue
de constru í rse como un túne'l . Al mi smo ti empo se reduce
la 'longitud de la tubería entre la turbina y la chimena
de equilibrio con lo que el golpe de ariete queda aminora
do.
27
2- C0ltDrCrollES DEL TERRETO PARA LA BOTBT
2.I. ESCOGEI{CIA DEL SITIO ADECUADO
Se puede jnstalar el ariete en Su sitio sin hacer ninguna
observación del lugar o medir el fluio de agua de la fuente'
o las cabezas de suministro y entrega del sitio' y es tal
vez probabl e que trabaje perfectamente bien. Sin embargo'es
con frecuencia necesario conocer si e1 ariete es capaz de
bombear la cantidad de agua que se necesita para satisfacer
las necesidades o de otra manera Se colocaría una bomba de
mayor capacidad a la adecuada. La medida de esta información
no es dificil ya que requiere equipos muy sencillos y de fá
cil adquisici6n.
2.2. IIA]IERA DE IIEDIR LA CAIITIDAD DE AGUA O CAUDAL DISPO]IIBLE
DE LA FUEIITE
El caudal de agua que entrega la fuente es el primer factor
que se debe de medir y tenerse en cuenta y con este dato se
estudia si es lo sufici ente para operar el ariete. Algunas
22
personas con experiencia pueden estimar el caudal por sim-
pl e observación, lo cual no debe de considerarse como un
dato muy confiable, ya que la mejor información se obtiene
por experimentación.
Dependiendo donde se va a instalar el ariete se debe de te
ner muy en cuenta I o ref erente a I as estac'iones , ya que na-
turalmente ocurre que la fuente de suministro de agua tien
de a secarse durante la época de verano y es en este perío
do que se debe de usar la medida del flujo de agua disponi
ble y si es 1o suficiente para la cantidad de agua necesa-
ria a bombear, para suplir el consumo del usuario; de otra
manera el suministro de agua que se recibe puede ser menor
de,l: que se tenía estimado para los consumos de mayor deman
da. La medición de la cantidad de agua se puede realizar
como :
a lledida de pequeños flujosTales como un manantial, cuando el flujo es pequeño, se pue
de medir construyendo una represa temporal y tomando el
agua en un balde. La cantidad de agua(en litros) que que
se recoge con el balde en un minuto puede ser entonces me-
di do, cal cul ando el vol umen del 'agua en el bal de. La re-
presa puede ser hecha de cualquier material tal como: made
Fd, I ámi na metál i ca, tabl ones, etc, pero se debe de asegu-
rar de que no hayan escapes (ver. figura Ne 7)
23
FtG-7.UEDIOA DE PEOUE¡OS CAUDALES.
24
0tra vari ante del método anteri or consi ste s impl emente en
tomar un balde de capacidad conocida, con reloj en mano ave
ri gue cuanto tiempo tarda en I lenarse. Luego uti I i ce I a si -
guiente férmula, teniendo en cuenta que el dato del tiempo
que usted averiguó debe estar en segundos.
l=60xC ddnde:s
L = litros disponibles por minutos
Q -= capaci dad del bal de en I ts
S = número de segundos que tardó en llenarse el balde
b - l,ledi da de caudal es de gran f I ujo (por debaj,o de 0, 5
??. m"/seg = 30 m"/min).
Fl ujos considerables,se miden por medio del vertedero triangular de Thompson el cual se fabrica con tablones bien uni
dos de tal modo que no halla escapes entre ellos, El verte
dro en forma de V a 90o se corta en la parte superioy'la al
tura del agua que fluye a través del vertidero es medida
aproxi madamente 1 mt aguas arri ba del ver ti dero ( ver gráfica 8) y entonces se puede apl i car I a s i gui ente ecuaci 6n,
para detenminar el caudal de agua de la fuente.
Q = 0.875 H5/2 donde
Q = Lts/min
fl = cabeza en cms.
25
A NIVEL CON ELVERTEDERO.
-----____l
,,y'veweoeRo EN.v.
,/ ,/,., t/'2,/, /'ru tFtG- 8.
ESQUETA PARA EL AFoRo DE CAUDALES |I{FER|ORES e O5 n?¡re.
' t lOO. r¡l¡.
26
En la que H se mide desde 1e nivel del agua no afectada por
el derrame hasta el véntice. Las aristas de este deben ser
también biseladas y el chorro salir bien libre a fin de no
fal sear I os res uI tados.
2.3. CONCEPTO DE LA CABEZA HXDRAULICA
La cabeza de un llquido es la altura de una columna de lf-quido. Esta columna ejerce una presi6n en su base, la cual
está definida por l,a altura de la misma. La presión que un
lfquido eJerce en el fondo de un recipiente varla solo con
la altura y no con la cantidad de lfquido (ver figura 9).
en Cl ases de cabeza
cabeza estática Es la altur a o dist4ncia vertical entre
dos niveles en un fluldo en reposo, la cual'ejercerá una
presión en la altura que estemos tomando,
cabeza estática positiva y negativa E'l peso del agua causa
una presión de 0.433 psi por cada pie de agua en alturaa( t ft'de agua para 62,4 Lb), Et anterior es un dato impor
tante acerca de la consideraci6n de que el pesa del agua
causaná una presi6n de 0,433 psi al fondo de una columnq
de agua de 1 pie. Por cada pie adicionar de peso, este se
rá 0",433 psi más..Asf que;para.estimar la presi6n de cual-
27
( Pl. : P.2¡)
IVEL DE Aq'A ES DE d ARRIBAFtG-9.
CAEEZA DE UlI LIOUIDO.
LA PRESION AOUI ES OE Cr 0435 pri r ¿ lg5 FiLA BOMBA ESTA CARCAM @il PRESIOI{ PO9I1IVA
Ftc. 10EX PLI CACION GRAF I CA DE LA GABEZA FOSITIVA Y }IEBATIYA
DEBE HABER UN VAGTO EQUTVALENIE A O.4J¡t p¡¡ pOR ptE.PARA ELEVAR ELAGT'A AOUI,EL TECAN ISrc TE LA BOHSA CRE/T CONDIOOTI DE PRESIOII MAS BA.'A.
SI EL NIVEL DEL AGEITE ES s.PIESABAJO DE LA ENTRADA DE LA BOTIBA.
28
qui er col umna de agua, sÍ mpl emente mul ti pl i que I o al to en
pie por 0.433 psi.
Para ap1 i car este pri nci pi o , consi dere en d6nde está el de
pósito o fuente de agua, arriba o abajo de la entrada del
abastecimiento de la bomba (ver figur a 10)¡ cuando e1 ni-vel de la fuente de agua está por encima de la entrada de
la bomba, se tiene una pnesi6n positiva para forzar el agua
dentno de la bomba (los arietes se instalan en esta forma).
Si n embaFgo, si I a bomba está I ocal i zada arri ba del ni vel
del agua, t¡na pnes i 6n negati va o un vacf o equi val ente a
0.433 psi por pie. Se necesita para levantar el agua o laentr4da de la bomba. Realmente el agua no es "levantado"por el vqcí.0, ya que es forzado por la presión atmosfér'ica
dentro del vacfo creado a la entrada de la bomba cuando labomba está funci onando.
Oabezq dinim!ca Es la enengfa que entrega la bomba al fluldo para empujarlo debido a su propio peso, más las pérdidas
que se producen por 1 a i nstal aci ón pr.opia y I os accesori os
necesari os.
b - Relaci6n entre velocidad y cabeza o presÍón
El fl uído hi dr'ául i co de un s i stemE en operaci 6n conti ene
energia en dos formas : energla cinética en vfntud del p€-
so de1 flufdo y velocidad, y energlta potencial en forma de
29
pnesión (Ver fi gura 11).
Daniel Bermoulli, que fue un científico suizo, demostró
que en un sistema con un porcentaje de flufdo constante,
la energía se transforma de una forma a la otra cada vez
que varía el área de la Sección transversal de la tubería.El principio de Bernoulli nos dice que: la suma de las
energías de presi6n y cinética en los diversos puntos de
un sistema, debe ser constante si el porcentaje lo es. Al
vari ar e'l di ámetro de I a tuberf a, varía tambi én I a vel oci -
dad. Asi pues, 1a energfa cinÉtica aumenta o disminuye.
Sin embaFgo, I a energía no se pue{e crear ni destrui r. por
lo tanto, el cambio de energla cin.Ética se debe compensar
medi ante una disminución o incremento de I a presión. La vg
locidad es inversamente proporcional al área de la tuberlade sección trasversal. AsÍ por ejemplo en la figura ll,si en el punto I la tuberÍa es dé zu y en la parte derecha
es 1"., se necesitan 4 tubos de L" para igualar el área de
secci6n transversal de 1a tuberla de z" si la velocidaden el lado izquierdo es de 5 pie/seg y con una x cantidad
de gpm, los mismos gpm tendrán que pasar por ra tubería de
1", cuatro veces rápidamente osea a20 pie/s€g. la pérdida
friccíonal será 16 veces mayor que en Ia Ilnea dez",aunque
el f'l ujo sea laminar.
30
v.2 ) vtP2 ( er.
O= 2'
FtG- 11.RELACION ENTRE CABEZA Y VELOCIOAD.
J]
c - Pérdidas de cabeza o pnesi6n por fricción
siempre que un flufdo se encuentre fluyendo, deberá existiralguna condici6n de desequilibrio de fuerza para crear movi
miento.Por lo tanto cuando un flufdo fluye a tnavés de un
tubo, la presión será más baja corriente abajo refiriendo-nos a la corriente arriba , Esta diferencia de presión o caí
da de presión es necesaria para vencer la frlcci6n en la lfnea. En la figura rz se ilustra la calda de la presi6n de-
bida a la fricci6n. Las sucesivas caldas de presi6n (desde
la presi6n nÉxima a la presÍón cero) se muestran como diferencias de potencial en las sucesivas tuberías verticales.
Por lo contrario, cuando no hay diferenci0 de presión en un
I fqui do, este simplemente trata de mantener un ni vel , según
se muestra en la figura 13A. Si en algún punto cambia lapresi6n, f igura 138, los niveles del 'l f quido en los demás
puntos se elevan, pero solo hasta la altura en que su peso
es el suficiente como para hacen la diferencia de presi6n.
La diferencia de altura (potencial) en el caso del agua es
de 1 pie por cEda 0.433 psi. Asf se puede ven que para que
un I fqui do suba por una tuberla, o para hacerl o ascenderpor la misma, se requerirá de una diferencia de presión ya
que habrá que vencer la fuerza debida al peso del flufdo y
la gricción, para elevar el fluldo a donde es necesario.
32
BA'O EL NIVELOEL LIOIJIDOSUCESIVAHEIIIE EN ESIITUBERAE:¡ UNA TEf)tDA oE RE¡X,CIR PREstoT{ EN LG¡PuNToS DE C]oRRIEI.ITEABA,O tEL sulilNtsTio.
LA PRESION E¡CEROAOU| FOR (UEHAY FUt O StN RESFRIOC|Of{ .
LA FRtCCtOtlLA PRESION D€ TAXIMA A CERO.
LA PRESIOI E¡ MAXIMA POR ELPESO rL L¡OUIDO.
EL LIOUIDO ESTA SUJETO A PRESION ATMOSFERICAASI QUE EL NIVEL ES EL MISMO
FIG. 12.LA FRICCIOX EII LOs TUBO9 DA COrc ¡ESULTAOO CAIDADE PRESIOil
FtG. t3.EL LIOUIDO TOHA 3U iIIVEL DFE¡ID¡EXDO DELA PRE3lOfl
DA COrc RESULTADO AUTTTO DE PRE¡ION EII ESTO:¡ PUIITOS
33
Haciendo referencia a la figura 1, se obsenva lo siguiente:
I a di stanci a verti cal ent¡1e _l os dos ni veleS de agua es co-, ¡.4-r,r . ,'' - ;'1fu¡1r6¡ ', ¡'
nocida come Ia cabeza de¡iaigUá.,d1'Éponible y es una medida;. " )
de Ia presión del'agua. Por ejemplo la presión en el cuerpo
de la bomba, cuando está.Ilena de agua y no está bombeando
es conocida como Ia cabeza de suministro¡ similarmente lapres i ón en I a cámara de ai re con 'la vál vul a de entrega ce-
rrada es la cabeza de entrega,
2.4. HEDIDA DE LA CABEZA DE SUÍ{INISTRO Y DE ENTREGA
La mayoría de los arietes trabajarlana su 0ptima eficienciasi la cabeza de suministro es aproximadamente la terceraparte de la cabeza de entrega (o de descanga.)r p€Fo con
frecuencia el sitio y las condiciones del terreno no permi
ten esto, y se debe entonces probar a hacer la cabeza de
suministro (o de admisión), tanto mayor como sea posibre;
esto será necesario si la fuente tiene poca corriehte o el
rÍo tiene poca pendiente. La cabez0 de admisidn puede ser
incrementada por la conducción de.'l agua de la fuente de sumi
nistro por un canal de alimentación, o tuberlu, hasta laentrada de la tuberÍa de suministro.
se necesita medir la cabeza de sumin'istro y de entrega, sise quiere estar seguro de la capacidad de bombeo del ariete.
34
El caudal de la fuente de suministro y la cabeza de admisi6n
y de entrega pueden ser usadas para calcular que.cantidad
de agua puede el ariete bombear.
La diferencia en niveles entre la fuente y el ariete y en-
tre el tanque de almacenamiento y el ariete puede ser medi-
do usando un nivel común. un medidon de pendiente(ctino-meter) o un nivel de carpintero unido a una regla graduada
de aprox'r'madamente 1.5 mt de longitud. El método para medir
la cabeza de suministro se describe a continuación (ver
figur"a 14).
't . Col oque el ni ve'l cerca a I a f uente y tome una lecturacon la regla graduada, la cuaJ la tiene un ayudante,
sobre el nivel de la superficie del agua, apunte este
dEto ( Hi )
ii. Gire el nivel 180o sobre e1 mismo punto en que está e
indiquen a su auxiliar que traslade er pat16n de medi
da pendiente abajo, La regla es sostenida y colocadE
sobre el terreno, en posición vertical, tome una s€-gun da medi ci ón y anote I a.
iii. Su ayudante permanecerá en el mismo sitio del paso iimientras usted traslada el ni vel col inE abajo, otravez pero en posici6n inferior de sus asistente colo-que el nivel de nuevo y repita los pasos i, ii indi-
35
SE COLOCA EL NIVEL COLINA ABA.,IO.
COLOCA LA REGLA PATRON Y SE TOIIIALALECTURA.
DE.,E EL ¡{IVEL EN LA MISMA POSTCIOIITRASLADE LA REGI.A COLINA AEAJO YTOME LA LECTURA.
tl
r tl
DEJE LA REGLA EN EL MISIIO SITTO YIRASLADEEL NIVEL COLINA A8AJO, TOME OTRA LEGTURA.
FIG-14.TEDIDA DE LA CAEEZA OE SUI¡IN]sTRO.
36
cados arri ba ( H2 ) ,
Se repeti rá este proceso hasta que el si ttlo del arie-
te se localice y la cabeza de admisi6n puede ser cal-
cul ada asf :
Cabeza de admisidn = HZ - Hl + H4 ' H3 + etc
La cabeza de lmpulsi6n o de entrega es medida en la
misma forma descrita para la de suministro.
37
3. SELECCIoil DE tA TUBERIA (LoilGrTUD Y DrAllETRo), TAIIQUE
IIATERIALES PARA SU COIISTRUCCIO]I
3.I. TAIIAÍO DE LA TUBERIA DE SUIIII{ISTRO DE ARIETE
La tubería de suministro es realmente la parte más importan
te de la instalación del ariete. Se encarga de transportar
el agua de la fuente a la bomba y lleva la onda de presión
del gol pe de ariete. E1 material emp'l eado para su fabrica-
ción debe ser acero de buena cal idad, tubería plástica para
agua y tubería de concreto, la cual es muy poco usada.
Investigaciones han demostrado que el tamaño de la tuberÍa
de suministro no afecta la eficiencia del ariete, sobre un
amplio rango de condiciones de flujo y el tamaño de la tu-
bería es usualmente determi nado por 'los material es di sponi
bles para la tubería. No es posible calcular con buena pre
cisi6n el tamaño de la tuberfa necesaria, debido a que el
flujo de aguas abajo de la tuberÍa varia ciclicamente y lacantidad de agua que el ariete puede gastar depende princi
palmente'del tamaño de la válvula de impulsi6n y de las ca
38
bezas de admisión y de impulsi6n.
En caso de que se instale la tubería de suministro de diá-metro muy pequeño, la viscosidad der agua y la fricciónsobre las paredes de la tuberfa, hace que se desacelere lacolumna de agua disminuyendo la eficiencia del ariete.
Al guna idea del tamaño apropiado para I a tubería de sumi nistro al igual que su'longitud, consiste en tomar la relaciónde longitud de diámetro entre los I lmites L/o = 1.50 a 1000.
Lo anterior es un intervalo muy amprio, por lo cual para
ser más conservati vo, S€ recomienda sel eccionar I a tuberÍade suministro con una relación L/o de 500, o escoger una
longitud que sea cuatro veces la cabeza de admisión, lo im
portante es escoger la longitud que sea más conveniente de
acuerdo al sitio.
Ejempl o: tenemos I os siguientes datos:
cabeza de admi si6n : 4 mt
Q tuberÍa " : zs mm - aplicamos los dos métodos
indicados, obtenemos. :
1 - usando L/0 = 500 L = 500 x 25 = 12.500 mm rz,s mt
2 - Usando | = 4 x cabeza de admisi6n
f=4x4=16mts
El ariete a instalar trabajará en igualdad de eficienciacon una tubería de Q 25 fifi, y con cualquiera de las dos lon
Unicrithd ¡utonÍm dr Ottidcntr
|lepto 0'U¡ü;to39
gitudes obtenidas.
3.2. TAilAÍO Y DIAIIETRO DE LA TUBERIA DE DESCARGA
A diferencia de la tubería de suministro se puede instalaro fabricar 'la tubería de descarga de cualquier.material,teniendo en cuenta que pueda resistir la presión del agua
que se conduce al tanque de al macenami ento.
El agua del ariete puede ser bombeada a una gran distancia,con la condición de que la cabeza de entrega sea lo sufi-cientemente pequeña; en este caso el ariete tiene que gas-
tar energía para forzar el agua a través de ra tubería, y-para estos casos se deberá observar en tener la tuberfa de
descarga lo justamente corta, para reducir a ro mínimo losperíodos.
3.3- DIllEt{SIotAllIEllT0 DEL TAI|QUE PARA ALilACEl{AilIE1tT0 DEL
AGUA
una de las grandes ventajas de la bomba de ariete es que
ésta trabaja automáticamente y conti nuamente, de manera que
está siempre enviando agua al tanque de almacenamiento.
40
Al analizar acerca de la forma en que se va a consumir el
agua por los usuarios, se deberá tener en cuenta que duran
te ciertos períodos del dfa, habrá mayores consumos de
agua , guo en otros momentos, como por e jemp'lo, durante I a
noche.
El tanque de almacenamiento debe ser de I as dimensiones su
ficientes, para contener la suficiente cantidad de agua en
reserva, para supl i r I as neces i dades durante I os períodos
de mayor consumo.
Aun cuando se debe de diseñar el tanque de almacenamiento
del tamaño correcto, se le debe de colocar una tubería o
canal para el sobreflujo, al cual se le puede dar cualquier
uso.
La manera de escoger el tamaño del tanque es estimar los
requerimientos diarios de agua, € instalar el tanque, para
contener la mitad de esta cantidad, en caso de que resulte
pequeño basta con col ocar un segundo tanque.
41
1. DESGRTPCToI DE LAS PARTES QUE IilTEcRAT EL ARIETE y DE
SU FUIICIOTATIEilTO
4.I. CUERPO DE LA BOIiBA
Es donde se acumula el agua proveniente de la fuente, en
ella se produce el fenómeno del golpe de ariete, con su
notorio incremento de presi6n, de ahí que se fabrique de
materi al es fuertes r pdF0 resi sti r estos esfuerzos repetitivos que se pt esentan en s u i nteri or..
1.2. YALYULA IIE IIIPULSIOI
La capacidad del ariete depende del tamaño de esta válvula,porque permite la descar"ga del agua al tanque de almacena-
mi ento, según I a cal i braci ón que se I e dé.
Esta es una parte vi ta'l del ari ete y deberá ser di señada
de tal manera que su piso y carrera pueda ser ajustada por
medio del giro de la tuerca para tal operaci6n.
Un peso apreciable y una I
caudal de agua q ue f 'l ui rá
dose un pulso del golpe de
rio para elevar el agua a
arga carre!a, permitirá un altoa través de I a vál vul a, ori gi nan
ariete de gran fuerza, h€c€Sd-
al tas cabezas,
42
un pequeño peso y una corta carrerar peFrTritirá pulsos más
rápidos y entregará grandes caudal es de agua a baja cabeza.0tra visión del mecanismo de apertura y cerrado de la vál_vula de impulsión, es la accionada por resorte (ver figura15 ) ' I a cual opera satis factoriamente, pero no se sabe con
seguridad si este sistema mejora la eficiencia de la bomba.
Este sistema por resorte presente el inconveniente de que
el material conque se fabrica, se va fatigando, originándose su ruptura y suspens i ón de operaci 6n del ari ete.
El sistema de contrapeso y vastago presenta menos proble-lllil, ya que el agua que f l uye al exteri or forma un col chón
amortiguador y además el agua hace de lubricador en la par
te móvi I de la guía, dismÍnuyendose el desgaste, ver fig.15
4.3. FLAI{GE DE LIIIPIEZA
Se uti I i za para I abor de mantenimiento, en I o referente a
I impieza interior de la bomba sin tener necesidad de des-montar ninguna de sus partes, Sé debe de tener en cuentaen cada revisión observar el estado del empaque.
4-4. VALVULA DE E]ITREGA
Previene que el agua bombeada se devuleva
bomba, después de que e'l pu'lso de presi6n
al
ha
cuerpo de la
sido disipado
43
EL EXEDENTE O€ Ad'A FORMA tI{ OOLC}IOOICONTRA EL IMPACTO ALCERRAf,Í¡E LA VALVULA.
CO¡TRAPESA ELIZANTE.
FtG- t5.DOg TIPOS OE YALYULAS E ITPUL9IOII
44
por lo tanto su funcionamiento es idéntico al de una válvu
I a típo cheque. Es el componente de comunicación entre
el cuerpo de Ia bomba y la cámara de aire.La válvula de entrega no debe de tener er orificio de paso
del agua restringido, sino que debe permitir su libre paso
a la cámara de aire con muy poca obstrucción de flujo, o
sea que se debe minimizar las pérdidas a través de ella.
4.5. YALUUTA DE ADIIISTOI{ DE AIRE
Debe de colocarse antes de la válvura de entrega y consis-te en un pequeño buje con un agujero de aproximadamente 1
mm de diámetro, el cual es bloqueado por un fino pasador,
0 por una aguja, sobre los cuales actua los cambios de pre
sión del ariete, dejando el agujero con paso para permitirque el aire entre mezclado con el agua a la campana.
Es necesario asegurarse al instalar la várvura a la bomba,
que se coloque en el lado opuesto a la salida de la tube-
ría de descarga a tanque, de otra manera el aire que entra
a la cámara de aire es probable que escape por la tuberÍade descarga; por lo tanto, es esencial que la válvula pa-
ra al imentación de aire esté local izada debajo de Ia vál -
vula de entregar ver fi gura 16.
El aire almacenado en la cámara de aire, es absorbido por
45
hW
VALVULA COT{ PASAOOR DOBLAOO
MOVIMIENTOAGUA. MOVIMIENTO DE
AGUA.
VALVULA @N AG{.¡JA PARA GRADUACION OE LA Ei{TRADA DEL AIRE.
FIG- I6VALVULA P/ADUISION DE AIRE.
46
la turbulencia del agua entrando a través de la válvula de
descaFgd, y por el que se pierde por la tubería de descar-
9d, este ajre debe Ser reemplazado por la válvula de admi
sión de aire.
La válvula para aire deberá ser calibrada de tal forma que
de un pequeño chorro de agua con cada pulso de compresión.
Sj la válvula queda muy abierta, la cámara de aire se lle-
nará con mucho aire, y el ariete bombeará aire; si la vál-
vula queda muy cerrada, no permitirá el paso de suficiente
aire, entonces el ariete golpeará con ruido metálico y se
romperá. Esta condic'ión deberá ser corregida inmediatamen
te reaiustando I a abertura de I a vál vul a para ai re.
4.6- CAirtRA DE ArRE (CAl{PAllA)
Esta deberá ser tan grande como Sea posible, para compri-
mir el cojin de aire deI pu'l so de presión del ciclo del
ari ete, permi ti endo un meior y uni forme fl uio por I a tube
ría de descarga con menos pérdida por fricci6n. Si la cá-
mara de aire se llega a llenar totalmente con agua' el
a¡iete golpeará fuertemente y puede nesultar en Ia rotura,
cuando esto suceda el ariete debe Ser pafado inmediatamen
te. Se sugiere para estimar el volumen de la campana de
aire y por consiguiente su tamaño, calculando el volumen
del agua que contiene la tuberia de descaFgd, pero esto
47
puede resultar en una campana
cual entonces se deberá de di
bería de descarga, aumentando
absurdamente grande,
sminuir el diámetro de
I as pérdi das.
para lo
la tu-
48
5. DISEÍO DE LAS PARTES DEL SISTEIIA Y IIE LA BOIIBA DE ARIETE
5.1. TANQUE DE AL}IACEI{A}IIEilTo
Se explicó este tema en la sección 3.3. (ver página 40.)
5.2. TUBERIA DE SUIIII{ISTRO - YELOCIIIAI¡ -CAUOAL
Para nuestro di seño Vamos a escoger un tanque rectangul ar
metálico de 0.78 mt de lado por 1.2 mt de altura, con un
volumen de 770 lts, del cual tomará el aúiete el agua nece
saria para su operacjón, lo anterior, a causa de que no se
dispone de una fuente natural para el suministro de agua
para el tanque, sino que la fuente va a ser los grifos pa
ra uso doméstico en la Universidad, por lo cual hay que
tratar de economizar y aprovechar lo meior posible el agua
que proporciona este tanque.
Yelocidad del agua en la tuberÍa de suministro
Aplicando la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2
de Ia figura L7, resulta:
Urinaidod Áütonomo da lktidcnh
{lmm lr!lioteco49
FIG- 17.
TANOUE PARA LA FUENTEOE 9UUINISTRO DE AGUA AL ARIETE
50
pr.o* ur'o* 7t
zt
2g
= gz + Yr'+ HrL-z (ecuaci6n #2)
p2 2 * ,ro + Hr l,-z (ecuaci6n #l)rv2g
*\Con la fónmula [ = Cv !2 gH donde CV = 0.82 (Ver tabla 1),
es el coeficiente de velocidad para salida libre del tan'1
gu€, pero en nuestro caso no sucede esto, poF lo cual se
pt"oduce una fuerza interna que disminuye esta ve'locidad,
por lo cual tomamos a Cv = 0.5 (35% menos con respecto a
0.82 ) .tl-
u2 = 0.5 V2 gh
s.g2el punto
uz =.5 2 x9.8 m x 0.9 mt 2.1 m/seg
UZ = 2,t m/seg velocidad media en
17.
Se determina el número de Reynolds para
de fl ujo existe. Para valores menones o
el flujo es laminar, valores mayores de
turbul ento.
La tabl a 2 da I a viscosi dad cinemáti ca
di ferentes temperaturas, asl :
para el agua a
sal i da I i bre de un chorro deatmos fe ra .
con oce r
iguales
2.000 es
que ti po
a 2. 000
flujo
(*) v = \ElTagua en un
Velocidad detanque, a la
51
o@@ooro)oo
@ r.o <tctr E! cn
ooo
oo|r, tf,
ao-ro rt'
ooFI r.c) [l)sr sF
oo
(\t@r{¡.l) or lltooo
O C\¡ G¡o@@
oo
o@@o or ctr
oo
(\¡ @ r-{(o or (o
ooo
5?
4N
Ik
Nl rs
J
o=(J
tJ-¡o
oo at1
ou¡L)oóJl¿l V,
É.l¿¡ lrl
H C¡ cc¡oJOco
F (J .t1
É,oF==Fo(-)
É,lrjoo_
\F
trc
lN"
-Nl.Nv,lrlF2..uJi(J
lJ-l¿Jo(J
c,L:'(')
IL
f\LOF\6(Of\ r{ tO S¡ gl<t sf (Y) Í) (\¡
aaaaa
ooooo
O.t t.o N f\ Sf(OOlf)Fl@
a-.6a4<f <t (Y) (o NI
ooooo(oF\@oro
(\.l @ t\ =l' (OorooorcrroN(r)c)@r€|rl)
-aaóa-FIFIOOO
(\¡ @ rr) Fl r.¡) orrorooolo<t
a-a.Gar\Í)O@(Ol¡)
r{ r-l
oooooo (\¡ Í) sf l.cr
53
tn(u
-:Éo+,an
+,g(lJC)
an(u.tl
oo-
EroL=+,G'Lq)(¡)oCLE(uF
an(uJoPan
Pgc,L)
tn(utn
oCL
Erul.5PG' (-)!o(uqE(t,F
U''
É.
FÉ.l-rJo-
=lrjFa/,
(/,ÉlrJ
Ho
É,
o-
(5(\¡
J U.lE¡O
tsIF
=l¡l=(J
L)
=z.tl{ooóÉ{v,o(.}a,r1F1
Temperatura Vi scosi dad.ucinematica "
"C cent'iestokes
20
27
30
1.007
Y
0. 804
Se i nterpol a para ha-
llar a Y
Y = 0.8649 centiestokes = 0.008649 estokes 1 stoke = 10'4 *2seg
J= 0.008649 x 10-4 ,2/r"g
Calculamos el número de reynold para dos tipos de diametro
de tuberÍa, escogemos 1" y I.l/4rt '
Para tubería de diámetro 1" , da un diámetro interior de
2.7 cm y un diámetro exterior de 3.3 cm
Re = V. D donde : V vel oci dad medi a del fl ui do
n D diámetro interior de la tubería
.ü viscoci dad cinematica en r27r.g.
Re = 2.1 m x 0.027 m x seg = 65556 es flujo turbulentoseg x 8649 x 10-10 12 para tubería de Q I.
Si Re Q 2.000 está en I a zona de fl ujo I ami nar
Para tubería de I.I/4" se tiene los siguientes datos¡
ID - 3.6 cm 0D = 4.2 cm
E1 número de Re para tubería de D 1.1/4'r es:
54
Re= 87409
como 87409 > 2 .000 es fl ui o tu rbu I ento
Hallamos las pérdidas primarias
ción 1
2t.p = n LV' pero <(f)2Ds de Moody
El coef i c i ente de rugos i dad absol uta K se obti ene de I a
tabl a 3 y para tubería ga1 vani zada fl uctua entre 0.15 y
0,20 mm. tomamos un valor medio de ( = 0.17 mm
Hallamos la rugosidad relativa para tubería de D = 1 pu1g.
K = 0.17 mm = 0.0062D 27mm
Para [ = l.I/4" p.dg K/D = 0.17 mm - 0.004736 mm
Con los datos obtenidos de Re y K/D y con el gráfico del
di agrama de Moody obtenemos el coefi ci ente de rozami ento
resultando :
para p = 1 pu] g 4= 0.0328
Para D - I-l/4 Pulg d= 0.03
Ya con los datos Oe ¡(, se puede calcular el valor de las
pérdidas primarias, pdFa tubería de djámetro 1 y l.L/ 4 de
di ámetro.
V.D =
1t2.1 m x 0.036 m x seg
ses x B64e x ñ=1T7
agrama
H.p
[+I Re
Lot
para compl etar I a ecua-
rugos i dad rel at'iva
55
.u¡r at
=itr5i YAtwl3d 0Y0rs09nt
rñ .d F¡ N e -B 3 ü x =HE H H E go. <'. q o. q c'.cr q q 3. q?A 3. E ñ E
ot\rO
6
.c
fl
[email protected](¡tgvctQctN
r¡o3.ct
ctCO
B(ofoEqá¡
!
6B-{ .i'${tb (,! .-ü*c:c, 99=rtr.e Ht
:IJt 68'9¡
!¡lt {-eeI-.Eñ.9 GtE ÉRo6?lov .J
FS=voÉr¡; tooE<Á<(o^bB! [*¿sod!' c¡a)EuNE¿¡Pvl6H o
JF<>sr.oC'
96t.ro¡O
{rrt
ut>9Iq
.4,r¡.9
bt,.ou¡}.trrod
f'U..i
-r') t¡*.)ovü31
.l
Gúg .fro
z.rO .u¡)ot{HrO. oco¿guJñ5
z.aoal.ro¡o
{|r'
oc¡
= or. co r\ (o úlo.qo.qq !t'lr.rG¡rrqClsqE
G¿ o -'¡
.ilJ.v orxStltyzoü t0 34nStcrJioJ'lt L
56
Es sqq
Íri;
oorNI.@oo lrr r¡tñ¡.F{OÍ)O1.tfGt ¡ r-{
OOGtGtct(alj. rú+)@ (Y) v, or.Fl.Ctoo-oo
G'
(l)'F5XEO(l,0,G,
o+t+,'gEEE.E'G'(u(u+)G'N'FOOL.Ft-¡-.cr€E(¡,ELlq-crOó€OOO., +)E|l'
.FL.FfúEEsct-c¡¡¡c,cDrolo€o€.F .F O O L9(,()(J+,+rv,!€!EOoJÉ(usEcEE(r,(u.F_5r5(uOO=-u-u-t¡-rJ(J
'Uan.F l.f,
$¡ CO Fl
OtCrOntúrO(\¡ Tl).OOcrrl'O.ú<fd
9Ooúro<rtoC)FrOooo
E¿orOO..F!+ict(u.FE
=XOO.F_-EO(J5XOGtOgO'|.OOOTt.glgTrEcroo
4 .n E c E(¡,O
= .F .F .Eg Gt E !(J E E E EO t{:
o g ct G, Gt.r .^ O Oñ'Ct F F (J ct tn v,Orq 16.e ! g I O g+, O O O¡:.c rO L L l.a I É -Et {j (u (u oJ= (U ó os6_s € € €b € € €
57
FJott,cct
OEova/1 Jo(5É.
É¡¿ldt=Fl¿looo-F
oat)cct(2.
EOE(voH -5¿at1o(.I'É.
HÉ,lr¡cc¡
=Fl¿Jooo-F
t1l¿l
(JÉ,td
=oc)t/,
É,l¡lcc¡
=FÉ.
CE
-v
(Y)
cct oFco
aoar1o(5=É.
l¿lol¡lF=l¡JrJ
lJ_l¡lo(J
Tomamos una long'itud de la tubería a la salida del tanque
de 3 pulg - 7.6 cm - 0.076 mt
Para [ = 1 pu'l g t.O = o< LUz
2Dg
H.-^ = 0.0328 x 0.076 mt * 2.I2 ^2 * seg? = 0.02 mt
tY)seg'xZx0.027mtx9.8mt
Para D = I.L/4 pulg tro = 0.03 I 0.076 mt x 2.12m2xseg2 =0.014 mt
Seg-x2x0.036mtx9.8mt
Determinadas las pérdidas primarias, calculamos las secun
dari as.
Pérdidas Secundarias por Salida Brusca
Ver gráf i ca Ne 18
JY.tpesor pared tubo = 3 mm
I -= 3 mm
Para tubería de 1 pul g.
I = 3 mm = 0.11 = fd 27mm
Para tubería de t.I/ 4 pul g.
l_= ?= 3 mm = 0.08d d 36 mm
58
F t0- 18.
DETALLE DE LA @ÍIIEXIOII OE SALIOA DELTANEUE.
Untüts'dtd Aútonomo de ftcidcflto
0egto $¡f¡iiotxo59
2u2'
-T-
H FS =
Pz =
Con los oilct¡l
18 A de coefic
dep6sito, obte
Ya se pueden d
ci 6n
H,^,
= 2,!2 x se
se9 x 19.6m
= 0.. 11 mt0.5x0
Sumatori a tota de pérdi das
sr reqlizqdos de Lld y /d yalRqs.
entes de rozdmiento para salidE
emos el valor del coeflciente de
termi nar I as pérdi das secundari as
2
=4 u?Cy¿-
2g
22
a la figura
brusca de un
É = 0.5
por Ia ecuq
0.22 mt
H. = fl + HErtrs
Para tuberíall tl
De ecuación 2
1 pul gada
l.L/4'ara tuberfa
= 0.02 + 0.11
= 0.1.4 + -.11
1 pul gada :
d
d
Hrt
Hrt
deg
0.13
0. t24
7t = PZ + YZ +H
ur'Pz = i( 7t -fl
2m xKg
Para pasar est
do por L.42 ,
2gt{
2g
0.9 m - 0.22
2.2 lb ^ ^2
m - 0.13) 550 kglnZ
1550 pul g2
0.78 Lbrrrpresi ón a metros de co'l umna de agua
sul tando 0.54 mt de col umna.
I a di vi
60
[ .o.oo5ó
Fig.18-Antes de rozamiento para
de un depdsitola salida brusca
61
Pa ra tuberla
P2 =
p2
Cantidad de a
del tanque de
Q = Cq v.A.
De acuerdo a
salida a la a
ye hacia la b
Are a
A
para el
= 0. 785
Area para el
A = 0.785
Ca udal
a = 0.5
PQTA t
x 2.L
t.L/4 pul g
(0,9 m -. 0.22 m . 0.124)
= 0.555 mt columna de
agua
1000 kg
r3
556 kq =Tua ( caudal )
suministro.
onde Cq
al por
ui do a
un
la
0,789 l b
im¿
que fluye por el tubo de salida
coeficiente de contraccién para cau-
ori fi ci o por donde desagua un I f-
a tabla 1 este
m6sfera, pero
bd, tomamos
ubo de ! = L'!
(o.02t ^)2 =
el coeficiente Cq = 0.5
[ = 0.785 Dz
^_25.72 x 10-4 m
atmosfera.
valor como se indic6 es para
en nuestro diseño el agua flu-
ubo de ! = l.L/4t'
(o.o¡o'm)2 = 1,01 x 10'3 n2
bo de D - lrl
_4,m x 5.72 m-
Q = Cq V.A.
= 0.0006 m3/seg = 0.6 ltse9seg
= l0gpm
Caudal para tu
A = 0.5 x 2.].m
Tiempo que d
2es 1 m' (264 ga
Con tubería de
Con tubería de
Con I os datos
y caudal , esco
tubería de | =
I a bomba.
CáIculo de
del tanque
Ver figura Ns
Presión en el
Apl i cando Bern
figura Ne 19)
P = l.l/4'-3
21.01 m- = 1 lt =
seg
=26
16 gpm
cuya capaci dad
min
min
ra el
la
de
lones)
tanque de suministro,
en vaci arse:
= lrr 264 gal x min
10 9al
! = L.L/4" 264 ¡gal x mi n = 16
16 gal
alculados anteriormente de velocidad, PF€sión
emos para el di seño del presente proyecto I a
1.1/4 pulg, para la línea de alimentación a
resión resultante entre el punto de salida
uninistro y a la entrada de la bonba
9
unto 2 - Cuerpo de la bomba
u'l1i entre los puntos 1y 2 resulta ; (ver
63
I LINE A TANCIUE DE ALMACENAMIENTO
CUERPO fE LA BAIBA DE AR¡ETE.
VALVULA COMPT ERTA A L.L/4'
UNIVERSAL . O LI,/4'
FtG- t9fE LA ITTSTALACIOII DEL ARIETE
64
PL+ vl *d ze
De esta ecua
P.t--ül
7z
= 0.555
=S
Hallamos las
Figura 19, p
resul ta
H.o = h LV
2dg
para este trlt = o.03
G = 9.8
ll = 0.03rp
Apl i cando i g
tres tramos
total de 0.0
Las pérdi das
1 y 2 de la
para los sig
7t
ton se con0ce :
Vr
= pz + YÍ.+a/ zg
pérdidas totales
rdidas primari as
Zz+ HT,-.
2.I m/seg 7t -- 2 mt
HTr-z
HTr.a entre los puntos 1 y 2
por el tramo recto de 2.6 mt
Pz /¿"
Vz=
? ?
0.03 para tubería de ! = l.l/4" (se
repite el proceso de páginas anteriores)
o tenemos:
[ = 2.7 mt2
/sg'-2
2.7 mt * 2lT rt(
u :
2.1 m/ses
XS
D = 0.036 mt
= 0.50 mtx 1e.6 \ x 0.036 \
al proceso que
ectos de 0.076
5 mt.
el cálculo anterior para los
mt , nos resul ta una pérdida
secundarias por accesori os entre I os puntos
igura 19, se obti enen por I a figura 19-A
ientes accesorios:
It,2
J6
JO
2l
20ttt
11
t2'
t0.
6
6
(
1
or,o
E'oñ
I zooo
l"'
üI
I
t,:t{t:h,Tl¡+Iil5rt0r
t
lo,
J- o,
I
tn s an ch onienlo-dh- .
/r' 'i
trCodo
Té folYula Codode r¿tención
f-:-. --l-(::-C0ñ un
Cu¡va brusco rc!u;i;n
rt\1t ttlaTó dc J:;la-t__J-tslr¿chonicnto
d/D . rlc
-h-q
&Curta 4So
Figura 19-A
Pérdidas secundarias por accesorios
Vólvcla dc cíc¡re-l\ ccrrodo-V2
-Yr
- oüerto
t r000tHl.@I
lDo qi.e e
at00 E
-tü E
E-@\
.s
-¡o 5
'oq
- t00
t0EO
a)
66
2
1
codos p I.t/+ a 45o L mt
válvula de compuerta A t.t/+ 0.2 mt
Sumatoria total de
la figura 19 son:
por tramo recto 0.5 +
por accesorjos 1 mt +
pérdidas Hrt entre los puntos L y Z de
0.045]
0.2 )tota I L ,7 45 mt
esta lÍnea en
vani zada
con todo
tubería gal -
Si
en
zam
yem0s
amos las s
adePVC0
Aconetnrama de Mo
0 . 018, da
0.018Ht= A LV 2
zDg
Cada codo
cd, como
en un 20%
0.8 mt.
Luego I as
Por línea recta
Por accesorios
i gu
1.
úme
ody
ndo
I
L
i nstal
tu berí
i ento
I diag
A=
ientes partes A, B y C (ver fig.1g)L/q y hallando el coeficiente de ro-ro de Reynolds que obtuvimos de 87409
por I a I ínea de tuberla Li za, obtene
como pérd i das
-2c 2 12.7 mxñ m' x seq' 1- o.3o mtrta
segtx 19.6 mx 0.036 ^'l)
origina una pérdida de 0.5 fit, en tubería metál i
se instalarán en P.V.C., disminuímos las pér^didas
dando para cada codo 0.4 ffit, los 2 codos producen
pérdldas en P.V.C. 0 l.l/4 son:
0.3 mt
0.8 mt
0.045
0.2 mt
rr)+
+
total con P. V. C.
1.34 mt de pérdidas
Escogemos la tubería en P.v.c.por producir" menos pérdidas
con I os anter.i ores datos y con I a ecuaci6n de Bernoul I i .
67
apl i cada a I os puntos
-Ps-+ Hl-e
vP¡ * 7t =
¿1
0.56 mt + 2 nt
1 y 2 de la f i gura 19.
1.34 mt
1000 kg =
^12
=P¿+r
pz=lr.s6.l- 1.3o.y)
.2L M.C.A. presi6n que se genera
por la cabeza de agua del tanque
L22O kgl^Z = !.73 psi
en
de
=lba
= vel oci dad
= módulo de
= dens i dad
el cuerpo de I a boq
sumi ni stro.
Cálculo de la velocidad
la tuberla
Por medio
de la onda de presion del agua en
f6rmu I a de Joukowski , se hal I a este val or
donde:
de I a
c
c
Eo
+
de la onda de presión m/seg
elasticidad del agua kgln2
del agua kgx m4
se;T| = diámetro de la tuberÍa en
t1[ = espesor " rl
f = m6du'lo de elasticidad del
tubería kg/n2
mt
tl
68
material de la
E para
E pvc
E agua
-f agua
D
el P. V. C. se toma de I a tabl a 4.9
= 012T0 kg / n2
= I x lo8 kg/n2
= Io? kgxs egz /n4
= Q.036 mt
= 0.003 mt
398 mtseg
Cálculo de la sobrepresi6n náxina producida por eI golpe
de ariete en una tubería elástica, con cierre instantáneo
total de la válvula
Se
Ap
AP
determina por medio de 1a fórmula de Joukowski
= {cv\,
= toz rg x s&zx g9e / x 2.1 y' = 85251 kg/nZ =
12\\m''xsqgxs\98.5251 kg = 121 Lb (Psi)
,F 17Con base a este dato fabricamos el cuerpo de la bomba con
tubería Sch 40 la cual resiste hasta 400 psi.
Unicaidod Áutonomo de krid¡or¡Oepto Brblotro69
c,.c'
G'
\t(uEEro(Jf.oo,€
JA(A LLo
.o o4lNo(J
.F (J(FoTFrJ@(u.eñ¡rn $¡(u
o.Jro t(l,+to-c (,
(uI 'F .6(,
(\¡C'J-.F.-o ()o-É
(uvl .Jrúa r()ro rF'r:El ..LGt ruPO)rr,rlUr OEJ TÚE.r Q- .rvr €c
<f .F trUI\ () E(l,F{ cCv (lJ 0rlo .Pq,'-É GñLL'ts .FC'(J rte(uro (l) ctvtÍ) f- >-r.ollgroL -o(u.rO
X ttl(t| (tJ .ó ..FOrtF o urba(u r€ F-lc, I. oEtn -c 10,lt l(l .F
L @(JG'o r+rtt.e-C EC' CLcsf ro oO, (\¡ .e 9-P r¿l¡)u, ¡ L'tt.rlU (U.n= EcOttr COL.ú .e(J
tl(t'E,
IFl
tt1
Foz,
axoF (uco o-c,g LL . C.F cl .r- o, oL -Ut (u .r,tt ur(u E LEGta¡{GtO.FCOGtgro(uÉ+, .rL . (J O ^.r X> . -c t¡¡(I)+¡(u(uPU-
r- .ñ +, ttt FcO-c.F .X N (JJ. +¡L E PO. g O
o (J úr Gt'c' (F(u J5(5 Jr Z, O-l¿ ct- F
rr, grtl) (\¡ Fl rtlorrrú)ro-o
rl.l).CtooFt.Qlg
Fl
to <f t\ (\J(\l Fl C! Ctr C\¡¿¿Flr{i{Oo.¡
O.f(oOO(\¡Fl @ <f sf Ft
=f-ñJ(\¡(\¡ooJ.oooooo
o@o¡..|ir O ?l OfO FlÉ=úÉ,
EvCf)+sfro@(O
C)@.itoñ¡$Jf\ Ol Cf) r+Fl
A(, cnvv
(\¡ $¡ Or (O c',t r\lO r.o q¡ r{ r.or¡, l-ct @ cr) d <\¡
5lA(u-c¡ (J
r{OFl C\.1É. É.
or ciF{ i+r{
(\t c'CDNl.o or
Aojl(uL-vO
5OFC tt-a(u ('-oF i-v.F +,+, (uo(¡, +rc.F .n(UO O'rO- CL +r
(l,oct'(f,
FE.F.FO+rE+,(Uct(ttE +ró(uul(u o uo'lJ O- (r
oc,+,T'tt'oLLJC)Lrt'o+,ro (uUr E
Fg FO.r Oo-> cL
70
Llc,Eoutn(uL(/'.o(uErO .ttC.ruthofg¡
Ll r.rOvU'ñcGt<tcr J-. .r 9)bec)Gt
a,lata(uo
(t^O'e .Cilü1 (+-vOtr6- -o
(\IEO .gl)
SvrQFE CTJrOF IE (ul¡l
ctN(ul¿L(J=ool
.l+, (u^u)F Fl
tn(ug (FÉ' a u',
.dr¡|Prt'(uurE!.r.r OrrxE(l)rrú o|EEo
+)rt'u)E.r.e 5an x t¿,(u tlttÉE
Itt
L(l,+,rtt
=
't-to(JFtJ-,
Jo-a,l',oz,<f= (5J
JcO ltlt- t-,
(JAFt-,UJoorl¡Ho-oÉ,L
5.3. DETER}II]IACIOlI
CALCULO IIE LA
DEL PESO DE LA VALYULA
TORTI ILLERIA
DE I}IPULSIOI{
Escogemos el perfil de la válvula en forma c6nica con el
fin de conducir en forma más suave el agua que se desaloje
por esta parte. En esta zona se produce el alivio o amorti
guamiento del golpe de ariete, sino fuera por este disposi
ti vo I a bomba se estal I aría.
En esta parte se comunica la presión de 1.7 psi ejercida
por la cabeza del I íquido del tanque de suministro. Para
efectos de diseño se considera la resultante vertical de
la presión ya que las fuerzas horizontales se cancelan en-
tre sí (ver figura 20).
7/8 pulg
0.785 D2 0.785 (7/8 pulg)2 = 0.6 pul92
D
A
La
P = 1.02 Lbs
fuerza de la presión de L.7 psi es
= FlA f = AP 0.6 p,t+tr x 1.7 Lb
p,fsz
Luego el peso de todo el conjunto de la válvula de impul-
sión lo estimo en L.7 lbs, lo anterior con el fin de que
no la levante la presión de 1.7 psi, sino la presión que
se genera por la onda de presi6n de 121 psi y así pueda
aliviar el agua antes de que actue la fuerza de la sobre-
presión y la cierre (ver planos de conjunto para observar
7L
a . L.r /4"
tm
FtG- 20.VALVULA DE ITPULSIOII.
FtG- 2r.DETALLE DEL ETPAOUE P/VALVUUTg DEIXPULSIOII
72
e sta parte ) .
Se fabricará el cono
el vástago en bronce
de I a vál vul a en acero i noxi dabl e y
fos forado.
5.4. SELECCIOI{ DE LOS TORIIILLOS PARA U]IIO]I DE LOS DOS
FLAI{GES DE LA YALVULA DE IIIPULSIOl{
Tomo la presión máxima en esa área que es
psi por la onda de presión y l.7I psi por
fuente).
Dato s :
Carga exterior sobre
Ft = P.A 123 Lbs
I os pernos
de
la
L23 ps i (l2lcabeza de I a
p : 123 psi
D int tubo l.L/4 pulg
empaque : de caucho
espesor t/L6 pulg = 0.062"
módul o de el asti ci dad del caucho = 7.500 Lb/pul g2
Presión máxima de contacto para caucho = 800 psi (asumido
ya que el texto de Faires da para un empaque de caucho cor
cho 1500 psi).
0.785 = 436 Lbs
Area del empaque z
A=0.785(mA = 0.785 02 - ¿2)
-???- TZ5')in' = ?.31 in'
73
Hal I amos el coeficiente de ri gidez C C = kb
kb+km
kb constante de rigidez para pernos
km rr I' para empaque
km = A.E/L km = 2.31 pulg x 7500 Lb - 279435 Lb/pulgt
pul g- x 0.062 pul g
kb = A.E asumimos un perno de 0 L/4 longitud de 0.75L
pulg. con un área de tensión de 0.2051. cm2 =
0.031 pul g2 (taul a anexa )
kb = 0.031 puL{ x t0 x to6 lu L.240.000 Lb/pulg.z2pt*Í' x 0.75 pulg
4luego C = VT
-
=0.81w + 279435
La fuerza de tensión de los pernos es: Fi = P.A.
Fi = 800 Lb x 2.gl j.¡( = 1848 Lb
La carga máxima de los pernos es
Fmax=f,Ft+Fi
F max = 0.81 x 436 Lb + 1848 Lb = 220L Lb
Escojo para este di seño torni I I os grado 2 con una carga
de prueba Sp de 3650 kg/cnZ = 51830 psi, ver tabla 5.
Selecciono un factor de seguridad de 2.5 y realizo el
cálculo con base a la resistencia de prueba.
74
I
(lJO.+,Eo..uEO ocg€_8(lJ G'O L+t ()! Gt..Foo Eq oc o (l, stto€ oo EL .r! OC,.ú E .r)I c,> €(uE - drLÉo o EG)! .E .>\
'F oc, oO E '9- !t O.r (u Gt cL .rtEtt> (t,E (u.úo'l(l) F(U= L <+, < o-
r>\'Fotntto.F Gt -O
=.r)G'(tct;E¡toL.uEEisln..o oo g PE..EOO9Lo-o-o-oG'_oLELcLrotÚct.FGt()OOEC)
L E EOE o s oo o€(l)(JtF.FI oL ocO L c| ;t+- .. c,,F?q oJ .r-) 3 !, >roo () ct (ug o(l,
oc¡ +t
x x x x q q (\r ñ.¡rf, ñ¡q @@E (o ?o a OCft (Y) co ñ u;- E EEE cr¡ c\¡ ñ aññ c't <'t ¿ñ üI I -t: t_ | -i f ¡. i 'if\ FrFll\ \ N u)(ó r.t) Ot O, ñI 9+o o o =f o/)c., crt 6 ó 6<\¡ ñ¡ (\¡ (\¡ (\.t (\¡ (\¡ (\¡ (\¡ ñ¡ c.t ñ ó
, EEEEF E8 88s 8s 3@ €t.r¡@ N o <f ooó @ <vt J{ É;.ad..d(Y) sf sf G) t\ r\ @ ooF 01 oir Oi E
EE E KR 888 88 sr I @(o ¡ or (o o! .+ñ ¡- ñ ñ +odod d d d ";.¡; i ,-. ñ d
75
o
ro
¡-(l,+ttU
=
oL+J O)(UFEO
1rtt
o
F
c,ELcoc
-crooN(uLJo
G¡(uEE(J
G, \.Gt -c¡ ctfo) (l,.¡¿L=.t!(J O-
G'
tr'c¡e€(J.rg(J(uq,+J C'-'(/'!E.F+) (Jtn \.(ufúu)É,- J
l¿ltt1
o!rút-(5
ano(5É..ÉcI-al-tu-l>
É1¡lJJFI=Éal-
atlr.l o.zJ lrlco o-.
F É.CL
lrlv,rnl¡J=o()L)|J-
(-}l¡lo-tt,lr¡
]DIAMETROS
. TABLA 6
Y AREAS DE TORNILLOS DE ROSCA UNIFICADOS
(uNc y UNF)
Diámetro nominalexterior d
pul gadas
Rosca 0rdinaria UNCDesi gnaci óndel tamaño Hilos por pulgg Area para la ten-
da N - sión de tracciónA. . cnrZI'-
tl4
5/16
318
7 116
U2
9/16
5/B
0.2s00
0.3125
0.3750
0.4375
0.5000
0.5625
0.6250
20
18
16
14
13
12
11
0.2051
0.3380
0. 5000
0.6858
0. 9 1s5
t.t74
1.458
76
sp =
F.sF max
At
At= F.s x F max
cAt=2.5x22OIWxpu\g'
51830 w)
El perno de g ll4 tiene un área de tensiónde 0.250 cm't Se
colocarán para fiiar el flange un total de 4 tornillos dan
do un área total de 0.82.t2 contra0..684que dan los cálcu
los,tornillos a instalar material acero inoxidable A l/4x
3/4 longitud.
5.5. DISEÑO DE LA SOLDADURA QUE UNE EL FLANGE AL CUERPO DE
B0l"lBA
En este caso se produce
dura. Se presentan dos
presiones mfnima de 1,7
se generan
Ft debida a la Presión
D. tuberÍa 1.250 pul g
Sp
= 0106 pulg2 = 0.684 "^2
falla por tensi6n en la solda
fuerzas vari abl es debi do a I as
psi y máxima de LZI psi que
.1.22
pul g2
de 7,7'J. ps i
A = 0.785 (1.25 put g)2=
FL= APf Fl =
F.==APZ FZ =
I.22 pu# ^x
L.7t \bpN
1.22 pr¡l ^ x 121 Lb
pvvf
= 2.09 Lb
= 148 Lb
(*) Ver tabla 6.
77
Como hay fuerzas variables se determina.un .valor .para l(.
se hal I a el es f uerzo de di seño en sol dadur.a con elbase en tensi ón conectado por sol dadura de fi I ete
condiciones de fatiga y para 2.000.000 de ciclos.
a 7500 1f debe ser menor qe eles cual es sch40 con
K = fuerza mínimafuerza máxima
Calculamos los esfuerzos
ble y el diseño se hace
una vi da de 2.000.000 de
si asumimos que la carga
K = 2.09- 0.014148
q{9
metal
- bajo.
del metal base,= 33000 ps i .
(= 7500 = 75 70ps i < de 33.000 ps it-2 (0. 0 14 )_--3--*
se determi na el tamaño !l de I os l ados cie I a sol dadura en
fileter For la ecuación
Fuerza en Lb/in f = 51.00 t¡¡
1-k2
de diseño. Como la carga es variapara condi ci ones de fati ga. Se toma
ciclos en la tabla 7 se encuentra
es compl etamente revers i bI e que :
la fuerza en Lb/in.ft=-lyhallamos
78
(,ÉEroc,c,
q.nlu ct-c¡ -c¡
(¡,.nE.tt €,
-O .F.nE(,ro.lt L .-+, CL vlOEEEO(uo+,
o rú ct(u+r+t3gsLo(u(l,gTttt(¡,ELq,v,c,c,o
.cl8 ú3'
g-.Foo\-oo€
O@F(')@vFl
crl .rl +¡ ox xc\¡l- l>*l - l-!
tlrttlol- ol- -l -lq. -lE glEc'l \ ol \ olG¡ ol sz ol>¿ ol \¿ sOl !¿ Ol >¿ Ol \. ol Ol cOl .Frf)l (\¡ rol c\¡ @l !¿ @l | (Y)l | @l | \.F-{l I. F{l I ,-rl | -ll r-ll I ¡
lF{lF{lr{ldlr{lF{lllll|ilxllv
lllol-llol o.l ol co ol = ol I cr¡ -l <r¡ol\ ol\ ol\, olo ol\. I\. sl.f)l S¿ t¡)l !¿ Ol >¿ Ol Ol )¿ Ol S¿ .FO¡ C\l Ol C\t r-l r- col I Ol Ol \.
;lJ -lJ -li -l- 9li Rli 3llltllililtl
lco tco ol 3 ol l* -l *ol \ ol \ ol\ ol Y ol\ c)l \. EOl Y Ol \¿ Olv Ol Ols¿ Ol >¿ .Frol <\¡ úrl S¡ ?.Ol @ @l I Ol | .{l | \.*l i *l i -l i -l -. -l -, -l .. :il. lt. il. il. il. ltl v*
ErrolrOG' E E N.rL (u O .F .n.n,5 +t (J (J Oc, E .oTlLc' E E E (tJG'gE <l) o.| {lJ +r-EF c,OO (U (lJ GJ -tn(rcrt CL o- o. .rO
O O O (F-gtu +) +t +toE (u(u
5 ct lu Gt ttE(l)(,rl-o Gt Gt Gt ctoct oP L L g I l-rÉ-O O(u = 5rO 5 c, = |-t'(l.' !t tl .r tt L ! E+) - O.r (o Gt.n Gt = rtt rt,(u Gtl(F E s E - -('r, !+,{J.r -rO -ü FGt -ll:F GJg(l) O.r OL O- c)¡F =
5-c' Vr.n at1 4 l¡)- .¡r-
EG'roL.r5uf 'OErtt(UE
og (/f(u
L(l)otn O-G'Í¡0tt-Glrg +J+r9oo=E
Io(l,fJ!
Untvrrsidod Aulonomo de (kridclre
Ocpfo Brbl;otao79
o¡¡to(uEE(u(,oxz,o
tno(J
cr^o(nc, o-OvooFl
tnoclC'^O.tjOAovoo(o
(u^El H
t1oG,ovo.6ooOFo(,(\¡ c)
=c!'FLL.
l¡Jo,{ll¿l=o(.}oz.o(.)oDcct
H¡\ ar)o-
co an
FÉ,=ooJo(t)=l¡¡otzl¡lar1Hol¿looF¡É.l¿l=lJ-ar1l¡l
5100 l^t 3400 t.I
1-(- 1 ) 1 + 1/Z2
Igualamos a la fuerza actual de 148 Lbs - pesulta
l.l = 148 Lb in = 0,043 in= 1..10 mm
3400 Lb
como el material es acero inoxidable emplearemor pJr; riunión,soldadura de Eutectic castoJin Ref. Eutectrode 54 L
especial para soldar acero inoxidable tipo 304, con el que
se fabricaron los flanges.Tiene una resistencia a la ten-si6n de 80.000 psi y dureza HB 170.
5.6. DETER],IINACION DEL PESO DE LA VALYULA DE DESCARGA
Hallamos el caudal que entrega el ariete asumiendo una eficiencia del 60%.
0 tuber ía de descarga 3/4" (manguera plástica)EfÍc=QexH x100
Qs xC
Qe
Qs
c
H
Qe
caudal
caudal
al tura
entregado
de suministro
de impulsión
" el evaci 6n
x 0.6
16
(cafda )
gls/min
3mt
7mt
50 Ltlmi n
80
Qe = 60 lts x 3 r¡l!¡ x Q.6 = 15.42 Ltl^in = 0.015 m3/minmin x 7 mts
Qe := 4 gpm
Vel oci dad del agua en I a tuberia
0 tuberfa = 0.021 mt fl = 0.785 Dz
fi = 0,785 (o.Ozl mt)2 = 346 x t0-4m2
Q = V.A. V = Q/A
V = 0.015 m3 = {3.32 m/minminx3.46xL0-4m2 = 0.72 m/seg
como la tubería de entrega es de igua'l diámetro esta v0lo-cidad es la misma para los puntos 1 y 2 de la fi,gura ZZ.
con los anteriores datos y aplicando la ecuación de Bernou
lli entre los puntos I y 2, hallamos la presi6n en el pun-
to 1 o sea en la válvula de descarga... 2 _ 2Pl +Vl'+Zt= pZ +VZ' +Z?+HP ..-zz-TPt = ? p = Z + Hp
" Vl = UZ --0.72 m/seg
Zt = Q (N.R.)
PZ = Q (atmosferica)
7Z-- 7 mt
Hp pérdidas totales entre 1 y Z de la figuna Zz
Determi naci ón de I as Pér.di das entre 1 y z
Pérdidas Pfimat"ias -- Hallamos el n-UmerO de Reynolds
Re =:V.D. = 0.72 mt x 0.021 mt x seg = 17530 régimen tuf-seg x 8549-10m2 bulento.
81
FIG- 22.ESOUETA DE LAS CABEZAS PARA IXSTALAR ELARIETE
82
De la tabla
de rugos i dad
3, se obtiene para tubenfa
absoluta, k = 0,001 mm
I isa el coefi ciente
es funci6n de
KlD
Re
Di ag, Moody
directamente del diagrama de Moo-
y la curva de tuber.fa lisay da
2mn
21 mm
2mm
( = 0. 001. mm 4.76 x 10'5D 27 mm
El coeficiente de rozamiento
se determina también
con e'f valor del Ng Re
26
,(
dy
0.0
Pér.didas Frimarias =A f,y,'
[ = longitudPerd. prim.
2gd
total de tuberfa t4 mt' 22 2= Q .026 14 nt, x, FZ Jn! x. seg = 0,45 mt2seg- x 19.6 mt x 0.0Zlmt
Pérdidas secundarfas por accesorios
Pérdi da por s al i da bnus ca
6 espeso!" pared del tubo
d = diámetro interior tubo
J = parte del tubo que sobresale
\/d= I = Q.095FIG. 23
Conexidn de salida de21
= 2/21 = Q.0958/a
Ver fi gura 23.
83
la campana
En la
pa ra
Hr, =
f i gura
sal i da
*, uz
lq-A se halla el coeficlente de rozamiento
bnusca 8 = 0.522 2
= 0.5 xffi n x seg =
seg- x 19.6 m
0.013
psi Presi ón en e'| fondo
de agua de la tuberla de
2g
Péndi das total es
por tramo recto
por sal i da brusca
3 codos a 90o
0. 45 mt
0. 013 mt
L. 2, mt
1.66 mt
Pr = zz + H.pr.a
pr = 10 m * 1.66 = 11.66 mt
mts agua x 1,42 -= Psi
11.66 x 1.42 = 16;.55 psi 17
la campana debida a la columna
trega.
Para determinar el peso de la
di b uj o i ndi cado abaj o
de
en
válvula de descarga Yer el
P F ¡7. P.I
..FIG. 24 Detalle de la válv¡la de descarga
P. 123. P3r.
84
g
0
t.1,/2 area
19 rl
L,766 in?
0.2767 i n
L.766 in? x 17 Lb = 30 Lb
32
Fuerz
P¡= A
Fr =
Fuerza
Fz = Az
a que se eJerce en el
¡P¡
inZ
en el lado de succi6n
Pz
2767 in? x L23 Lb = 34 Lbs
I ado de des carga
Fz = Q..2tn
Ver el di agrama de I as
des ca rga .
Fig. 25
Fuerzas que actuan en
vá1vula de descarga
fuerzas que actuan en la válvula de
FI+W+T = F z
30 Lb+1.5 Lb + J = 34 Lb
T = 2.5 Lb
donde l.l es el peso de la
vál vul a.
T es la tolerancia que se
deja al lado de entrada con
I ffn de que pueda levan-
ta tar la válvula la fuerza
que genena la onda de pre-
si6ndel golpe de oriete.
85
E'l ltlqteri El de I a vll vu'f q de des carga es de ae ero i noxi dh.
ble.
Áltura teórica de elevaclón del Egua por el ariete
Cons i derando por
sulta i
p = :¡t tt.
un Ínstante estaticamente el sistema, r€-
|l = P = L7Lbxkgx1550m2xm3 = 119 mt'¡4ffis
5,7, DISEÑO DE LA CAI,IPANA (CTTTM PARA AIRE)
Se hace el diseño bajo 1a consideración de que es un tan-
que ci I i ndri co de paredes del gadas , someti do a presi ón ,elcual debe de cumplir las siguientes condi:ciones:
1- Que la r^elación t/d (espesor a diámetro) sea igual
menor de IlL0
2 - La tensi6n se distribuye uniformemente por todo el es-
pesos de la pared
3 - Se supone que las tensionesde flexión en la unión de
los cabezales (tapas) y el cuerpo, son despreciables
4 ' El mater.ial obedece a la ley de Hooke
Del manual de la Asme pa!^a diseño de tanques sometidos a
pnesión y de 1a tabla 8 . Tomqmos el Sy para la lámina
86
coaaroc'ororcroOr@qrr\@@l\@cocr¡ co co co ec¡ cc¡ cc! co co
F{roroútrooorororo ro ro rJ) sl- ú, rf' sl 1r)
oooooooooooooooc)oooooooooooda@or()oorooot.()(o =f (Y) cf) <r oo (Y) <t É,
ooooooooooooooooooooooooooosfoLcra'oú)rc¡ooOr@@Or@r\cñch
ooooooooo!gEEE'O!E€.F .F .F .F .F .F .F .F .F(J(J(Jo(J()(J(J(,oooooooooC)()(J(Jcr()(Jouarq¿(l)qo(u(u(u(uÉ, É, É. É, É, cÉ. &, ú, É.
r-r C\¡ =f sf O (.o tO N r{OOOOr{Flr{(\¡(f) (v) ct (ft G) (f) (Y) (f) (Y)
87
rd(uN=(l,Jf-(J5c,aÉ,
C'!EFro:.F o-oct 6¡o)gco(l,uJ be
anoov.lC Gt
(uo+tE.F(l,E5J(F
Itl.r.- v7(JeEvo+, rtt.aEq+t(uFd r=t
oEG'Pql¿l
(u
I¡G'-('x.o
ot(l,()
u.¡JE¡oHxozOÉlrlL),
u-lc¡
z,
=o
JJcc¡
FOar.,
(JFI
=(J¡r.l
=tJ)lrtool¿¡Ho-oÉ.o-
inox ref. 304, el cual es de 30.000 psi, = 2.LTZ kg/cn?
Datos de dlseño
Presión de diseño 106 psi = 7.5 kg/cn?
D de la campana
R de la campana
20 cm
10 cm
factor de seguri dad 3
Escojimos para construir la campana lámina inoxidabl:e de
1.6 mm de espesor (1/16'') , tipo 304/t .
' Calculamos el esfuerzo tangencial debido a que es el do-
ble del longitudinal y es el más crítico
-9¿ = P.r. t = P.r. Fs
Fst Sy
f = 7.5 kgx 1Q cm ¡: qnz = 0.1 cm '(lmm)2
cm" x 2.LL2 kg
Se escogio lámina de acero inoxidable de espesor 1.6 fim,
luego es correcto este cálculo.
Hacemos el mi smo cál cul o para el caso de que 'la campüna
se fabrique en acrilicó; de la tabla 4 tomamos el esfuer-
zo de fluencia de 400 kg_ resultando :
cm¿
!=7.5kgx10cmx3xcm2 = 0.56cm 6mm
"^2 x 400 kg
88
En nuestro caso tenemos:
| = longitud de tuberla,551 pulgadas
! = di.ámetro de la tuberla, l pulgada
Volumen=1x0.785D2
V = 551 pulg x 0.785 (1 pulgada)2 = 432 pulgadEs3
5.8. DI}IEIIStOlIATIE]ITO DE LA CAXNAiA
Con lo indi cado en la secci6n 4.6,
se puede tomar como gula el volumen
la tuberfa de descarga a tangu€, se
obtenido ya que en algunos casos da
haciendose necesario su rediseño.
Se diseñ6 Ia campana (ver figura?
486 pulgadas", dejando un margen
de. que se aumente la longitud de
tanque.
el tamaño de la campana
de agua que contiene
chequea el resultado
un tamaño muy grande,
26) con un vol umen de
de 54 pulgadas3 .n caso
la llnea de descarga a
LAH. rNor.lrc ese
Fígura 26Dimensionamiento de la Carnpana
tlnrnsidq, Aulcnomo ria tkodantt
Dc9ro Erbitfctu89
5.9. UOTUNET DEL AIRE EI |.A CIIIFAIA. CUA¡IDO EL AREETE ilO
ESTA ElI OPERACIOT
En este momento está cerrada totalmente la válvula regula-
dora de caudal y actua la presi6n atmosferia de 74.7 psi
en el cuerpo de la bomba; la válvula de impulsión está
toda abierta, la de admisi6n de aire se halla libr.e y la
de descarga cerrada, ver figura 27,.-
El sistema está a temperatura constante.
a - El volumen de la semiesfera es:
Y..D55CAR6A
donde
3x2
ft = 4 pulgadas
4x3.14 (+ pulq)3 = 134 pul g3
de I a campana
x 7 Pulg = 352 pulg3
la campana es Vl + Uz
pul93 = 486 pul93 = 0.28
vl =
3xzVol umen del
YZ = 0.785
\Z = 0.785
El vo'l umen
Vc=
b-
ci I i ndro
Dzh
(8 pulg)2
total de
134 pul 93 + 352
Fígrra 27
Ariete sin funcionar
Pie3
Masa de aire que contiene la campana, a presión atmos-
ferica.
90
PtVt = m RtTt Ecuaci6n 1
Pt = !4.7 Lbf lPuls2
vt = vc = o'28 Pit3
r1 =. masa del ai r'e en 1a campana
Rr = 53.3 Lbf x pie constante universal de los gasesI-
Lb x "RoR = temperatura expresada en grados Rankine
La temperatura promedio de Cali es de 27 oC, la cual hay
que expresarla en oR de la siguiente manera;
oF = 1.8 oC + 32
oF = 1..8 x 27 "C + 32 = 80.6 oF
"R = oF + 460
qR = 80.6 "F + 460 = 540.6 "R 541
De la ecuación 1 despejamos la masa, y' resulta :
tl = PlVl
*rtt
m1 = LL.7 Lf = 0.020 Lbm
pulg2 x 53.3 Lf x pie x 541 oR x pie2
Luego la campana contiene a presi6n atmosférica;
Volumen 0.28 pie3 de aire
Li bra mas a de ai re 0. 020
91
5. tro, UOLUIiEi OCUPADO POR EL TIRE CUAIIDO Et INIETE SE IIALTA
EN OPERACTOT
El proceso se reali.za a temperatura constante
Pt vt = Pzuz
PtVf = PZY.
Pt V1 = PZUzTt Iz
vt = 486 pulgadas3 vorumen der aire en ra campana a p.
atmosferi ca
Yz = ! volumen ocupado por el aire, funcionando el arietePl = !4,7 Lb/p Vlg2
PZ = L23 Lb/pulg2 presión en el cuerpo de la bomba
VZ = Pl Vl
TU Z = 14.7 Lbx486 pul g3xpul g,2 = 58 pul gadas3
pulg2 x 123 Lb
Rel aci.ón de vol umenes = 486 = 9.3758
Luego las 0.020 Libra Masa de air,e que ocupaba a presiónatmos;férica, con un volumen inicial de 4g6 pulgadas3, se
comprimen a un volumen de 5g pulgadas3, por el efecto de
las L23 libras/pulgadas' qu. se generan cuando el arietese hal'la en openaci6n.
92
5.II- ALTURA DEt AGUA DE]ITRO
AINE. CUAIII@ E[. ARIETE
Pqr.a su comprensión ver la figur.a
tüa a temperatura constante,
LA CAilPATA Y DE!. GOiIITI
HALLA EII OPERAGIOT
trE
SE
DE
28i el proceso se efec-
Ptvt = PzYz
V1 = L.A.
uz = (L-H) A
donde:.
Vt = vol umen
c ampan a
V^ = vol umen¿ ai re
| = al tura( 11 pul
fl = alturacampan a
Ecuaci 6n 1
Ecuación 2
E CUaCT On J
total de I a
del cojin de
de la campanagadas )
del agua en la
tl' Ll{
rlA
I
t1.7Pt
A
II
t21P;l
Sustirtuyendo los valores de Vf y
respecti vamente, en la ecuaci6n
PtVt = PZVz
Pt 1,A.. = PZ (t-H) R;
PtL =PZL -PZH
PZ H = PZL - PtL
Figura 28
Campana en operaci6n
UZ de las ecuaciones 2 y 3
1., resulta :
93
PZH = l- (PZ - Pl)
ff = L ( PZ -, Pl) Ecuacidn 4
Pz
Reempl azando val ores en I a ecuaci Ón 4 | tenemos:
fl = 11 pul s - ltt t o#ttn''4 lJ = e ,68 pul sadas
rza$nzI uego el agua aI canza una al tura de 9,68 pul gadas , €ll 'l
a
campana cuando el ariete está operando.
La altura del coiln de aire en la campana es :
f¡=L-Hf¡ = 11 pulgadas - 9.68 pulgadas = 1.3? pulgadas
5.I2. CAITIIIAD DE AGUA COTTEIIITA ET Lf, CAIIPAiT FUilCIOTATIIO
Et TRTETE
Volumen total de la campFna 486 pulgadas3
Volumen del coiin de aire en la campana 58 pulgadas3
Vagua= iVc--VA
V agua = 486 - 58 = 428 pulgadas3 = 1.85 galones
5.I3. CATTIDAD TEORICA DE AGUT QUE ETITREGA EL ARIETE
Cono se mencion6 anteriormente la cantidad de agua que su-
mini'stra el ariete es variable; en el presente proyecto el
tanque que alimenta a la bomba es llenado por medi.o de una
94
lfnea de uso doméstico la cual se afor6 y entrega cuatrO
galones por mf nuto; 'la tuberla que abastece a la bomba es
de L,ll4 pulgadas y según cálculos por ella fluyen 16 9Pm'
pero para mantener constante la cabeza de suministto a la
bomba, se regula el caudal por medio de una válvula de
compuerta, la cual se abre 2 vueltas (se abre totalmente
en 7 vuel tas ) , entregando 4.5 gal ones por mi nuto. Con I o
anterior y los datos obtenidos en el ordinal 5,L2' resulta:
4.5 gpm = canti dad de agua sumi ni strada al ariete
1.85 gpm = cantidad de agua teónica que entrega el ariete
2.65 gpm = cantidad de agua que se pierde por'la válvula
de impulsión.
95
I
ST4.DISEÍO DE
Y CA]ITIDAD
LOS TORTIILLOS
I{ECESARIA DE
PARA LA FIJACIO]I DE LA CATPAIIA
ELLOS
Para este cál cul o ver detal I e
Datos
Presión actuante:106 psi
dimensiones del empaque:
D exteri or 1 1 pul g
D. interior 8 pulg
Factor de seg. : 2
de esta sección. (ver fig.29)
EHPAOI¡€ OC CJUJCI|O EspeSOR. l¿G' P: lOO.0¡¡
Do llo
Figura 29TorniI-1.o para fijaci6n
Pana
I os pernos
Ti po de empaque: neopreno
el cual se estimó que tiene una
presión de contacto de 800 psi,
lo anterior con base a que para
un empaque del tipo caucho-corcho
es de 1 . 500 ps'i .
Pasos del di seño
a - Fuerza exterior ejercida sobre
P = F/A f = A.P.
l" -J
de Ia cam-
22F*= 0.785 x TTT pulg x 106 Lb
2pulg-
96
= 11004 Lb
b - Area de la empaquetadura
A = 0.785 ( ttz puts? -Tluls2 ) = 44.74 pulsz
c - 0btención del coeficiente de rigidez C
C= kb
kb + km
donde : kb constante de ri gidez del perno
km rl " empaque
km = 44.74 pulg x 7500 Lb = 5368800 Lb/pulgpul 92 x 0.062 pul g
km = A.E.L
f, = 3185256 = 0.3723 I 852 56+53 6 8800
d - Fuerza de tensión mínima de los pernos
E móduIo. de elasticidad del caucho=
7.500 ps i
Constante del perno: escogimos un D = 7/16 lo probamos en
el proceso de chequo y observamos si es o nó el correcto.
Material del tornillo acero SAE grado 3, con una carga de
prueba de 5980 kg/cm2 (eqgtO psi), ver tabla 5.2para tornillo g 7/16 tiene un área de tensión de 0.685 cm"=
( Ver tabl a 6 ) . 0. l0O pul g2
6zKb = 0.106 pul g x 30x10 Lb = 3185256 Lb/pul g
pul g2x 1 pul g
A = area del empaque
p = presión de contacto del empaque
Fi = p.A
97
Fi = 800 Lb x 44.74 puls? = 35792 Lb
-2pu tg
e - La fuerza máxima de los pernos es :
Fmax=CFt+FiFmax = 0.37 x 11004 Lb + 35792 = 39863 Lb
f - Area de tensión del tornillo apropiado y su cantidad.
Haremos este cál cul o con base a I a resi stenci a de prue
ba
F.S. = ISp = 84916 psi Sp = Fmax
A = dato a hallar Fs A
f = fuerzamáxima A=F.sxFmaxSp
22A = 2 x 39836 Lb x FuIg = 0.93 F[Tg- - 6.05 cn¿
84916 Lb
El tornillo de 0 7/16 tiene un área de tensi6n de 0.685 cm2
luego con 9 tornillos obtenemos el área total requerida
para este diseño : 9 x 0.685 = 6.16 .r2
Cantidad real de torni'llos a instalar: En las uniones con
juntas los pernos deben espaciarse de 3.1/2 a 7 veces el
diámetro del perno
98
7x[rl =
Nuestro caso resulta
diámetro del círcul o
10" el perímetro es
7/16 - 3 pulg
31.4 pulg3 pulg
Mater i a I
La fuerza
F Pref =
de I os agujeros del torni I I o, es de
p = ff .d = 3.14 x 10" = 31.4 pulg
10 tornillos de A 716 son necesarios
para que la rigidez de los elementos
sea suficiente para mantener la presión
en la junta.
de los tornil los: acero inox A 7 /16 x 314 longitud
necesaria de pretensión por perno es:
EI
T
Fi = 35792 Lb = 3579,2 Lb
N 10
par de apriete mínimo es :
=(Fpretxd k=coeficientedepretensiónpara el tornillo 0 7/16 es
0.2
T = 0.2 x 3579 Lb x 0.43 pulg = Lb-in
El cálculo de la soldadura del flange de Ia campana al dis
co de la válvuIa de descarga da igual que el que se reali-z6 para la unión del flange a la tee del cuerpo de la bom-
ba, en la parte de la válvula de impu'l sión
5.15.DIIEIISIO]IAIIIE]ITO DE LA TUBERIA DE DESCARGA
Se debe de instalar'la tubería que produzca el mínimo de
pérdidas y que resista la presión de descarga del ariete;
Unintttt, ¿utoooÍto ds 0ccidcíh
0epn Bibliotcro99
comunmente se emplea tubería de PVC o plástica y su tamaño
se escoge por lo general como un 609l del tamaño de la tube
ría de impulsión. En nuestro diseño tenemos D. tubería de
impulsión I.I/4 pulg - el 60l' de este valor es 314, tamaño
que daremos a la tubería de descarga.
5.!6. DrSEño DEL TAIIQUE DE ALllACEllAllIEllTo
Lo más usual es que el tanque de almacenamiento se haga de
ladrillo dependiendo de su tamaño, ya que se puede usar
tanques de eternit-canecas de 55 ga'lones, unidas en su par-
te inferior para que operen por el sistema de vasos comuni
cantes. En definitiva el material para el tanque depende
de la cantidad de agua a almacenar, el sitio donde se loca
lice, el tipo de terreno, lo seguro del sitio, las condi-
ciones atmosféricas. Por lo general el tanque se fabrica
en concreto, yd que no requiere condiciones especiales de
mantenimiento, siempre y cuando no soporte golpes.
100
6. IlISTALACIOl{ DEL ARIETE
6.1. LOCALIZACIOII DE LA BOIIBA
Como ya se dijo anteriornente, el sitio donde se colocará
la bomba es decisivo, pues de él depende hasta que altura
llevará el agua; ya que entre mayor sea la cabeza de sumi-
nistro, el agua tendrá mayor fuerza de calda y así se in-
crementa la cabeza de descarga.
La bomba se debe de anclar al piso, para que no se aflojen
las conexiones debido a la vibración que se genera por el
golpe de ariete, oFiginando que tome aire del exterior dis
mi nuyendo su efi c i enci a.
Al anclarse la bomba se debe de nivelar, para una mejor
di stri bución de I os esfuerzos en I a bomba. De ser posi bl e
se recomienda proteger la bomba con una casetar pofd que
esté más segura contra cualquier golpe eventual que se pre
sente por causas externas.
101
En la tuberÍa tanto de suministro como de descarga no se
recomiendan cambios br uscos de direcci6n, o de áreas lo
cual afecta el rendimiento de la bomba.
A la salida del tanque o de la fuente de suministro, en
el caso que se tome el agua de un rfo se debe de colocar
un desarenador, para recoger toda clase de suciedad, y
como una segunda prevenci6n en donde se inicia la tubería
de suministro colocar una re$illa o tamiz, para filtrarlo mejor posible el agua que va hacia la bomba; ya que
cualquier objeto extraño bloquea cua'lquiera de las válvu-
las, suspendiendose el funcionamiento del ariete.
La tubería de suministro debe de estar
mergida en el agua , de lo contrario laai re, afectándose su operación.
permanentemente su
bomba succiona
en la
vacie
m0verse
toda s u
Es conveniente también la instalación de un cheque
tuberla de descarga para evitar que la tubería se
cuando el ari ete deje de funcionar.
Lás válvulas de impulsi6n y de descargd, deben de
I i bremente y cuando se cierren deben de sel I ar en
área sobre sus asientos.
L02
7 . OPERACIO]I DEL ARIETE
7.I. CALIBRACIOX I'E LA BOIIBA
El ariete deberá calibrarse para que entregue la mayor can
tidad posible al tanque de almacenamiento. El ajuste de la
bomba no es difícil y encontrará que el ariete bombeará di
ferentes canti dades de agua según I a graduaci6n de I a vál -
vula de impulsión. Como se indicó anteriormente la capaci
dad del ariete depende del tamaño de la válvula de impul-
si6n, la que permite la cantidad de agua a descargarse.
La cantidad de agua que el ariete puede suministrar y el
número de ciclos de la válvula de impulsi6n por minuto,
son medfdos para diferentes cal ibraciones de la válvula,los resultados se compararán para encontrar el ajuste de
mayor eficiencia del ariete.
La manera de ca'librar el ariete se realiza de la siguiente
manera:
a - sostenga el vástago de la válvula de impulsión arriba,hasta que el cono de la válvula selle con su asiento
103
Luego, por medio de 'l a tuerca de a juste de carrera de-
je que quede una tolerancia de unos 15 mm entre la vál
vula y la superficie de sello, ajuste la contratuerca
de seguridad
b- mantenga de nuevo toda la válvula de impulsión cerrada
y permita que el agua entre al cuerpo de la bomba has-
ta que esté completamente llena, entonces suelte lavál vul a y mueval a manua'lmente hacia arriba y aba jo por
varias veces. El ariete deberá de trabajar entonces
por sÍ mismo, €ñ forma automática.
si la válvula permanece abierta permitiendo al agua
fluir al exterior, s€ debe de coger el vástago de la
válvula, se suspende el flujo de agua y se ajusta lacarrera de la válvula por medio de los pasos a y b des
critos antes, a un avance de 13 mm. Según el caso se
colocará o retirará peso a la válvula para su mejor
operac i 6n .
c-
d - cuando I a vál vul a de impul s i 6n funci ona correctamente,
repita Ios pasos a y b, para dar un menor ajuste de la
carrera de 11, 9, 7,5, 3 mm, midiendo para cada cali-braci6n la cantidad de agua que es bombeada y los gol-
pes por minuto que dá.
104
e - compare todos los datos anotados y aiuste la bomba en
la carrera de mejor sumjnjstro. Si las ratas de bombeo
para varios de estos aiustes son similares, escoja la
carrera de menor avance, en I a cual habrá menor canti
dad de aqua que sale al exterior.
7.2. FUT{CIONAI.IIENTO DE LA BOI.IBA DE ARIETE
Al comi enzo de este proyecto se expl i có brevemente I a
forma como trabaia la bomba de ariete. En la figura 30
se muestra en una forma muy simpl ificada un ideal pulso
de pres'ión y de velocidad, al final de 1a tubería de sumi
njstro y I a posición de la válvula de impulsión durante
un ciclo.
Periodo Ne 1. Final de un ciclo previo del ariete, la ve
I ocidad del agua a través del ariete emp'i eza a aumentar
con la válvula de 'impulsjón abierta; hay una leve pre-
s'i ón negatjva en el cuerpo de la bomba.
Período Ne 2. El flujo se incrementa a un máximo a tra-
vés de la válvula de impulsión ab'ierta.
Período Ne 3. La vál vul a de impul s i ón comi enza a cerrar
Se produciéndole un aumento de pres'ión dentro de la bom-
ba. La velocjdad de fluio en el ariete ha alcanzado un
máximo valor, siendo controlada por el tamaño del ariete.
105
CICLO DEL.ARIETE
El gol-pe deproduce el
arietebonbeo
\. f¡lHf¡¡Hú1¡1af¡lAFlo(JFftrl
oFlC)H(J
o(n(.'Hh
i0
presión estáticasin fl-ujo
en el ariete
I
Presión al final-la bomba
Vel-ocidadlentamentetándose
I
I
I
Velocidad
1
del- flujoincremen
de la tubería de sr¡ministro junto al cuerpo de
t0
de presiónen 1a tuberíade suministro
I0
I
del agua en la tubería de inPulsión
cerrada
Abierta
inpulsi6n
106
!ur""r" I
lderrada ¡
lll¡ll| 41 ,+
I
I
t32
de
Período
Posición de la válvula
Período Ne 4. La vál vul a de impul si ón está cerrada, causan
do que el pulso de presi6n o golpe de ariete, bombee algu-
na cantidad de agua a través de la válvula de descarga. La
velocidad del fl ujo en la bomba rápidamente ha disminuído.
Período Ne 5. El pulso de presión rebota hacia atrás en la
tubería de suministro, causando una leve succión en el cam
po de Ia bomba. La válvula de impulsión se abre baio esta
succi ón y por su propio peso.
El agua empieza a fluir de nuevo por la válvula de impul-
sión y el cicl o del ariete se repi te nuevamente.
7.3. EFICIETCIA DEL ARIETE
La efi ci enci a total de bombeo del ariete, depende de: I os
materi al es usados en I a fabri caci ón del ari ete, el di seño
del ariete y su cal ibración. La eflciencia de este equipo
no puede ser cal cul ada con base a pri nci pi os bás i cos , s i no
por medio experimental, con base a los aiustes que se ha-
gan a la válvula de impulsión y la cantidad de agua que pro
porcione la. fuente.
La fórmula para el cálculo de la eficiencia de una bomba de
ariete es la siguiente:
E= Qdxhd x100Qs x hs
t07
donde E = Efici enci a en %
Qd = cantidad de agua que bombea e'l ariete (l t/min)
Qs = 'r " suministra la fuente (lt/min)
hd = altura hasta donde se sube el agua (mt)
hs = rr con respecto de la fuente, del ariete (mt)
7.4. OPERACIOII PARA REDUCIR CAUDAL DEL ARIETE
Como se anotó atrás a la bomba se le regulará la válvula de
impulsión para que entregue la mayor cantidad de agua posi
ble, pero cuando se requiera disminuir el caudal de entnega
de la bomba, basta con aumentar la carrera de la válvula de
impulsión, de esta manera se expulsa mayor cantidad de agua
por I a vál vu'la ; tambi én se I ogra cerrando un Poco I a vál vu
la que regula la cantidad de agua que viene hacia la bomba,
esta válvula se instala por lo general unos 0.3 mt antes
del cuerpo de I a bomba
7.5. OPERACIOTI PARA REDUCTR CABEZA DE LA BOilBA
La cabeza de descarga depende directamente de 'la altura
existente entre 1a bomba y la fuente, por lo tanto, en
caso que se necesite reducir la altura de elevaci6n de la
bomba se procederá asÍ:
- colocando mayor longitud de la tuberÍa de impulsi6n la
cual incrementa las pérdidas del sistema. Hacer lo mismo
108
con la lÍnea de descarga.
disminuyendo el nivel entre la bomba y
ministro
permitiendo mayor fuga de agua a través
de impulsión
la fuente de su
de la válvula
109
8. PROBLEIIAS Y SUS SOLUCIOlIES DURA]ITE EL FUIICIOIIA}IIEl{TO DE
LA BOIIBA DE ARIETE
a - La válvula de impulsidn no trabaja
- Revise el sello que hace la várvura contra el plato te-ni endo I a vál vul a cerrada , veri fi cando que no haya ni ngu
na tol eranci a.
- chequee si hay cualquier tipo de suciedad u obstrucci6nen la tubería de impulsi6n o en la bomba
- Disminuya peso a la válvula, removiendo los suplementos
que se han colocado para tal fin.
- Revise la holgura entre el vástago de la válvula y el bu-je guía, observe si hay obstrucción
b La válvula de descarga no opera como válvula cheque
- Revise el peso de regulación que tiene la válvula, puede
tener exceso o defecto.
- Inspección que I a vál vul a esté concentri ca respecto alpl ato de sel I ado.
110
- Revise que el gozne para su pivotaci6n no esté atascado.- Puede suceder que el nivel de'l agua en I a tubería de des
carga se produzcan sobre tensiones durante I a operaci6n,0 cae cuando el ariete no está trabajando.
- Chequear 'l impieza de 'la válvula y su desgaste.
c EI ariete bombea demasiado aire
Revise la válvula de arimentación de aire y restrinja elvolumen de aire que entra por ella, poF medio de la agu-ja de regul ación
Revise que todas las uniones de la tubería estén bienajustadas, de lo contrario por ellas penetra aire al sistema.
chequee que la entrada de ra tubería de impulsión esté a
todo momento sumergida en er agua, de otra manera el aireque penetra por ella afecta el funcionamiento de la bomba
d - El ariete trabaja produciendo un ruido netálico
Revise que la válvula de arimentación de aire permite elpaso de I a suficiente cantidad de aire, entrar por deba-jo de la válvula cheque; un pequeño chorro de agua sal_drá por esta válvula con cada ciclo del ariete.veri fique que I a vál vul a ar imentadora de ai re esté al I a
do opuesto del de la tubería de impu'lsión o sino el aireserá bombeado con el agua directamente al tanque de alma
111
cenami en to .
- chequee que no haya escapes de aire en la campana debi-do a mal as uni ones de sus partes.
e - La bonba no entrega el agua requerida
- Revise y afore de nuevo el caudal de suministro
- ' que no hayan conexiones flojas- rr las pérdidas en la tubería de descarga
- 'r la calibraci6n de la válvula de impulsión
- r¡ que no haya suciedad en el sistema
- rr el cheque de la tubería de descarga.
tt2
9. IIA]ITE]IIIIIE]ITO DE LA BOIIBA
9 . I . LABORES DE IIAI{TElI III I ETTO
El mantenimiento incluye tener I impias la rejillas y fil _
tros , dl igual que los depósitos de suministro y almacena
miento. La rutina de mantenimiento que se le debe de practicar a la bomba es la siguiente:
a - Desarme el ari ete para reti rar I a suci edad exi stenteb - Lave toda la tubería en general, tratando de asegurar
que no quede suci edad en todas I as uniones.
c - Revise la calibración de la válvula de impulsión; ajuste toda 1a tornillería en general, la cual se puede
aflojar por I as vibraciones del arieted - Revise las empaquetaduras y cambie las que sea necesa-
rioe - Mantenga bien limpia la entrada de la tubería de impul
sión, limpie filtros y rejillasf - Destape la válvula de admisión de aire, hasta permitir
que sal ga agua suavemente.
113
La frecuencia de esta rutinabl e real izar'la semanalmente,
ñ0, bloquea cualquiera de sus
ci onami ento del ari ete.
114
de mantenimi ento es aconseja-
ya que cualquier objeto extra
componentes, parándose eI fun
ttl{l
a<
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-I¡Itrr({.a.
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^\;\R\S-\¡\T*s\
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asl>\\s\-\-ñ
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Nt\lNa.\N
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