Un ariete hidráulico es un ingenioso dispositivo inventado hace más de 200 años que puede bombear agua cuesta arriba sin otra fuente externa de energía que el agua que fluye hacia él. No, no es un dispositivo de energía libre, pero si buscas, encontrarás un montón de grandes implementaciones de este estilo de bomba en YouTube, principalmente de personas que hacen blogs de estilo de vida fuera de la red. Y, es fácil ver por qué la bomba de ariete tiene tanta popularidad entre estos grupos.
¿Qué es una bomba de ariete?
Se define la bomba de ariete como una bomba hidráulica, trabajando por ciclos y empleando la energía cinética. Es utilizada ampliamente en el bombeo de agua de una fuente a un nivel superior y específicamente en aquellos lugares donde el agua fluye permanentemente y se aprovecha la inercia que trae para elevarla.
Partes y componentes de una bomba de ariete
Si tienes un pedazo de tierra con una fuente abundante de agua, una bomba de ariete te permite llevar esa agua a un tanque o ubicación a una mayor elevación con un diseño realmente elegante que no requiere electricidad o combustible y sólo dos partes móviles.
El ariete básicamente consta de un tubo de entrada o alimentación, la llave de paso o control, la válvula de escape, la válvula de retención, una cámara de aire y finalmente el tubo o manguera de salida.
Bomba de ariete como funciona
Otra forma de explicar el funcionamiento: Una bomba de ariete es esencialmente sólo dos válvulas de retención unidireccionales, una llamada válvula de descarga y la otra llamada válvula de impulsión. Para ponerla en marcha, basta con abrir momentáneamente la válvula de descarga para que fluya el agua. Después, la bomba trabaja sola para bombear el agua cuesta arriba por encima de la elevación de la fuente. Bastante asombroso, creo.
Recorramos el camino del agua para entender cómo funciona. En primer lugar, cuando se abre la válvula de descarga, el agua entra en la bomba e inmediatamente sale por la válvula. Pero, a medida que aumenta la velocidad, el agua que fluye finalmente obliga a la válvula de residuos a cerrarse de golpe. Ahora el agua está detenida en la bomba. Tenía energía cinética… pero ahora no la tiene.
Golpe de ariete
Eso significa que la energía cinética se convirtió en otra cosa, en este caso presión. Esta es la definición de golpe de ariete. Cerrar una válvula de golpe convierte toda esa energía cinética casi instantáneamente, creando un enorme pico de presión que puede provocar tensiones y daños en los sistemas de tuberías y los equipos conectados.
Sin embargo, en el caso de la bomba de ariete, ese pico de presión tiene un efecto diferente. Abre la segunda válvula de retención y empuja el agua que entra en la bomba hacia la tubería de impulsión. Este proceso es cíclico, bombeando parte del agua y desperdiciando el resto cada vez que se cierra la válvula.
En tiempo real: la bomba roba parte de la energía cinética del flujo y la imparte a un volumen más pequeño de agua. Se trata de una redistribución de la energía, que convierte una altura de elevación baja y un caudal alto en una altura de elevación alta y un caudal bajo. A veces se incluye una cámara de aire en la bomba para suavizar esos picos bruscos de presión y proporcionar un caudal más uniforme fuera de la tubería de impulsión, reduciendo el desgaste de los componentes de la bomba.
Si te gusta pensar en términos de dispositivos eléctricos modernos, imagina que instalamos una turbina hidroeléctrica en una tubería para hacer girar un generador y luego utilizamos esa electricidad para alimentar una bomba que mueva el agua que sale de la turbina. Obviamente, no se podría bombear toda el agua y, de todos modos, sería una instalación bastante complicada para algo que la bomba de rampa puede hacer con unas pocas piezas de fontanería muy sencillas.
Conocimientos básicos sobre el comportamiento de los fluidos
Hay tres tipos de energía que puede tener un fluido y, en ingeniería civil, se suele convertirlos en sus equivalentes como altura de una columna estática. Esta distancia se denomina altura. Entendiendo la energía de un fluido es como se resuelven muchos problemas de ingeniería, porque en la mayoría de los escenarios, la cantidad de energía permanece igual, y lo único que cambia es la forma que toma.
Energía del potencial gravitatorio
El primer tipo es la energía del potencial gravitatorio. No tiene una columna estática equivalente porque es una columna estática. La cabeza es simplemente la distancia desde un punto de referencia arbitrario. Esto es fácil de demostrar con un tanque y un tubo. Se puede mover este tubo donde quiera, pero el nivel en el tubo y el tanque siempre será el mismo. Ambos están expuestos a la presión atmosférica en su superficie y no se mueven, por lo que no hay velocidad. Es puro potencial gravitatorio.
Altura de presión
El segundo tipo de energía es la altura de presión. En este caso, la cabeza es la presión dividida por la gravedad y la densidad del fluido. Así, si se cierra la parte superior del depósito y se añade un poco de presión de aire, el nivel en el tubo sube. La nueva altura es la altura de presión, la columna estática equivalente relacionada con la presión en el depósito. Para una presión dada, un fluido más denso, como el mercurio, tendrá una altura menor que un fluido más ligero, como el agua, porque tienen pesos unitarios diferentes.
Un buen ejemplo de medición de la altura de presión es un barómetro. Vivimos en el fondo de un océano de aire y nos gusta controlar la presión atmosférica. Una de las formas más sencillas de hacerlo es medir la altura a la que la presión puede empujar una columna estática de un fluido, en la mayoría de los casos mercurio.
Altura de velocidad
El último tipo de energía es la altura de velocidad, que se refiere a la energía cinética de un fluido. Puedo demostrar la columna de agua equivalente utilizando una herramienta llamada tubo de Pitot. La conversión de la altura de velocidad es la velocidad al cuadrado dividida por 2 veces la aceleración gravitatoria. Son muchos antecedentes, pero son importantes para comprender la función de una bomba de ariete. Porque sin una fuente externa de energía, aunque puedas pasar de un tipo de energía a otro, no puedes sacar más energía de la que tenías al principio.
Por ejemplo, puedo convertir una columna de agua estática en una con cierta velocidad, pero nunca voy a conseguir que el fluido alcance una elevación mayor que la que tenía al principio… con una excepción. Una excepción que la bomba hidráulica de ariete aprovecha maravillosamente.
PREGUNTAS FRECUENTES
Bomba de ariete hidráulico | cómo funciona una bomba de ariete
Vea en el siguiente video cómo funciona una bomba de ariete
Conclusiones
La bomba de ariete es una forma ingeniosa de aprovechar las propiedades de los fluidos. Todos necesitamos agua por diversas razones, así que poder llevarla a donde la necesitamos sin necesidad de equipos sofisticados ni fuentes de energía externas es una herramienta muy útil. Gracias y ¡dime qué te parece!
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