ESTUDIO TEÓRICO-EXPERIMENTAL SOBRE EL RENDIMIENTO Y EL FUNCIONAMIENTO DEL ARIETE HIDRÁULICO

Estudio teórico-experimental sobre el rendimiento y funcionamiento del Ariete Hidráulico.

Por José María Lorca Lorente, Javier Mazza Martín y Juan Anca Alpiste, alumnos de 2º de Bachillerato del IES Saavedra Fajardo Tutora del proyecto: Dª. María Dolores Gálvez Sánchez Fecha de presentación:23/2/2020

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ÍNDICE Resumen y Abstract…………………………………………………………………………………………………3 1.Introducción………………………………………………………………………………………………………..4 2.Antecedentes……………………………………………………………………………………………………….5 2.1. Origen y funcionamiento de la bombas hidráulica……………………………………………………...5 2.2.Ariete Hidráulico…………………………………………………………………………………………5 2.2.1.Origen del Ariete Hidráulico…………………………………………………………………..5 2.2.2.Funcionamiento del Ariete Hidráulico………………………………………………………...5 2.3.Importancia y abastecimiento de agua…………………………………………………………………...7

3.Hipótesis y objetivos de la investigación………………………………………………………………………….8 4.Materiales y metodología………………………………………………………………………………………....9 5.Resultados………………………………………………………………………………………………………...11 6.Conclusiones………………………………………………………………………………………………………16 Agradecimientos……………………………………………………………………………………………………17 Bibliografía y webgrafía……………………………………………………………………………………………18 Anexos……………………………………………………………………………………………………………….20

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RESUMEN

En el presente proyecto de investigación, el principal objeto de estudio ha sido el funcionamiento y el rendimiento de la bomba hidráulica conocida como Ariete Hidráulico, que no necesita de electricidad ni combustible fósil para elevar agua. Trataremos de determinar si es posible, y sobre todo, rentable, introducir el Ariete Hidráulico en zonas de vida urbana a pesar de su menor rendimiento en comparación a otras bombas hidráulicas.

A fin de comprobar si la implementación del Ariete Hidráulico es rentable, hemos realizado una serie de experimentos, que consistieron, principalmente, en elevar agua a distintas alturas utilizando el Ariete Hidráulico del departamento de Física Y Química del IES Saavedra Fajardo, y que a través de los cuales hemos calculado el rendimiento del Ariete Hidráulico.

Tras un cauteloso análisis de los datos obtenidos en el trabajo de campo, hemos llegado a la conclusión de que no sería rentable del todo sustituir las bombas hidráulicas actuales por el Ariete Hidráulico. No obstante, esto no significa que no merezca la pena incluir el uso del Ariete Hidráulico en nuestra sociedad, ya que este podría encargarse de tareas básicas, como, por ejemplo, subir agua a una terraza.

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ABSTRACT

In this project, the main object of study has been the functioning and the performance of the hydraulic pump known as the Hydraulic Ram, which doesn’t need either electricity or fossil fuel to raise water. The main objective of this study has been to determine if it is indeed possible and, most important, profitable, to introduce the Hydraulic Ram in urban-life zones, in spite of its lesser performing in comparison to other hydraulic pumps.

In order to test if the implementation of the Hydraulic Ram would be profitable, we have done a series of experiments, which mainly consisted of raising water at different heights using IES Saavedra Fajardo’s Hydraulic Ram. These experiments have led us to calculate the performing of the Hydraulic Ram. After a cautious analysis of the data obtained in the field work, we have to conclude that it would not be profitable at all to replace the current Hydraulic Pumps by the Hydraulic Ram. Nevertheless, this does not mean that it is not worthwhile to include the use of the Hydraulic Ram in our society, since it could make a series of basic tasks, such as raising water to a terrace.

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1. INTRODUCCIÓN El principal tema de estudio en el que se centrará el presente proyecto de investigación será el Ariete Hidráulico, una bomba hidráulica que posee la peculiaridad de no necesitar electricidad ni combustible fósil para realizar su cometido, el cual es, por supuesto, elevar agua. Con este estudio buscamos indagar en el funcionamiento del Ariete Hidráulico y examinar si es posible, y lo más importante, rentable volver a introducir el uso del Ariete Hidráulico en la sociedad actual.

Las bombas hidráulicas empleadas hoy en día, a pesar de tener mucho más rendimiento que el Ariete Hidráulico, gastan grandes cantidades de electricidad y combustible fósil durante su funcionamiento, echando así a perder recursos no renovables a un corto plazo de tiempo, y que además, también generan gases que acaban contaminando el medio ambiente.

Actualmente, nuestra especie se enfrenta a varios retos que ponen en peligro nuestro modo de vida actual.

Dos de estos graves problemas son una inminente crisis energética, debida a la rapidez con la que se gastan recursos fósiles no regenerables a corto plazo, y al gran gasto energético que conlleva nuestro estilo de vida acomodado, y el calentamiento global, producido en parte por el uso exagerado y la alta quema que esto supone de recursos fósiles y por el derroche de energía.

A pesar de que el uso de las bombas hidráulicas modernas no es la principal causa de estos dos problemas, es cierto que de sustituir las otras bombas hidraulicas por el Ariete Hidráulico, ahorrariamos grandes cantidades de combustible fósil y electricidad, y por lo tanto, reduciríamos el gasto exagerado de electricidad y combustibles fósiles característicos de nuestra sociedad actual.

Gracias al funcionamiento del Ariete Hidráulico, no solo podríamos reducir el gasto de electricidad y combustible fósil que tenemos, y por lo tanto, reducir nuestro impacto negativo en el medio ambiente y mitigar la gravedad del calentamiento global, sino que, adicionalmente, podríamos, en parte, independizarnos de la electricidad, gracias a que no necesitaríamos electricidad ni combustibles fósiles para elevar agua en los edificios y casas, retrasando así la aparición y reduciendo la severidad de cualquier crisis energética que pueda tener lugar.

Es por el increíble potencial que reside en el Ariete Hidraúlico para solucionar algunos de los problemas más importantes de nuestra sociedad que hemos decidido centrar este proyecto de investigación en él, ya que de poder ser utilizado en la vida diaria, y sustituir casi completamente a las otras bombas hidráulicas, podríamos cambiar, para mejor, la forma en que vivimos en la actualidad.

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2.

ANTECEDENTES

2.1.Origen y funcionamiento de las bombas hidráulicas La historia de la bomba hidráulica se origina con Arquímedes, en el siglo III a.C. utilizando un diseño que hoy conocemos como tornillo de arquímedes, aunque este sistema ya había sido utilizado antes por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a.C. Es una máquina que permite transformar la energía (generalmente energía mecánica) en energía hidráulica de un fluido incompresible que ella misma desplaza. Al aumentar la energía de un fluido también puede variar su velocidad, altura y su presión.

El diseño de la bomba puede variar según la necesidad, es decir, si queremos bombear altos contenidos de sólidos, utilizaremos una bomba de émbolo, si necesitamos una bomba hidráulica capaz de soportar con facilidad altos niveles de presión a nivel industrial utilizaremos una bomba de pistón. Para uso doméstico se suelen utilizar las bombas centrífugas.

2.2.Ariete Hidráulico 2.2.1.Origen del Ariete Hidráulico El ariete hidráulico es una máquina hidráulica cuya función principal es transportar masas de agua de un punto a otro punto más elevado sin el uso de ningún tipo de combustible, utilizando solo ondas de presión generadas por el agua.

El concepto original fue desarrollado por John Whitehurst en 1772, quien lo implementó con éxito en una cervecería de Cheshire. Este predecesor de lo que hoy conocemos como ariete hidráulico serviría para desviar parte del caudal de cerveza proveniente de un tanque de abastecimiento a un tanque de almacenamiento situado a unos 5 metros sobre el tanque original. Posteriormente, en 1796, Joseph Montgolfier, coinventor del globo aerostático, mejoró su diseño y lo patentó. Trás la muerte de Montgolfier, otros científicos siguieron mejorando el diseño del ariete hidraúlico.

Eventualmente, el uso del ariete hidráulico sería difundido por todo el planeta, e incluso llegaría a ser implementado en las fuentes del Taj Mahal.

Con la invención de la bomba hidráulica, el ariete fue relegado a un segundo plano. Sin embargo, el ariete sigue siendo utilizado en áreas que siguen en vías de desarrollo, como Sudamerica o Africa, gracias a no necesitar un gasto de combustible.

2.2.2.Funcionamiento del ariete Hidráulico El golpe de ariete es el fenómeno producido por el cierre brusco de un circuito abierto que transporta fluidos.

Dicho fenómeno establece el fundamento en el que se basa el funcionamiento del ariete hidráulico. Esta experiencia física no es tan ajena a nuestra vida cotidiana, sino que está muy presente en los sistemas de circulación de agua instalados en nuestros hogares.

Cuando, en un circuito abierto que está transportando fluidos, se experimenta un cierre brusco, el fluido transportado, al entrar en contacto con el cierre, no es detenido en su totalidad, sino que sólo la parte que está en contacto directo con el cierre se detendrá; seguidamente, en la zona del cierre, se genera una onda de choque de sentido opuesto a la velocidad del fluido. Dicha onda, al entrar en contacto con el fluido, lo detiene, provocando un aumento de presión. La onda continuará con su camino hasta encontrarse con un depósito de agua, momento en el cual se disipa. Una vez disipada, encontraremos que la diferencia de presiones entre el depósito de agua y el circuito generará una segunda onda, de sentido contrario a la primera pero de igual magnitud. Esta segunda onda devuelve al circuito a su presión inicial, y el fluido recupera su velocidad original pero con dirección contraria a la que este llevaba originalmente.

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Así, con la acción de la segunda onda, el circuito se encuentra con la presión original, y el fluido con una velocidad de igual módulo a la original, pero de sentido contrario. Al “retirarse” el fluido de la zona donde ha tenido lugar el cierre, se generará otra nueva onda (debido a la falta de fluido), la cual detendrá el fluido y reducirá la presión a la que estaba sometido el circuito.

Debido a la acción de esta tercera onda, el circuito estará en desequilibrio otra vez, y es por este desequilibrio que se generará una cuarta y última onda con origen en el depósito que se desplazará hasta el grifo.

En su recorrido hacia el grifo, esta última onda restituirá el circuito a su presión original y el agua recuperará su movimiento inicial (es decir, con igual velocidad y dirección).

Durante este proceso, el circuito experimentará tanto un aumento de presión como una bajada de esta misma, lo cual acabará dañando al circuito; aun así, la gran mayoría de circuitos están preparados para soportar esto cambios de presión, sobre todo los aumentos de presión.

Esta última onda devuelve al circuito a su situación original, y este proceso se repetiría indefinidamente si mantenemos la entrada de agua al ariete de forma continua y con el caudal suficiente.

El ariete hidráulico sube agua de una altura determinada a otra mayor sin aparente coste energético. Para que esto sea posible se sacrifica una parte del agua que se planeaba subir, la cual cederá parte de su energía potencial a la masa de agua que sí se consigue subir.

Ilustración 1: Ariete Hidráulico del Departamento de Física y Química del IES Saavedra Fajardo.

Fuente:Elaboración propia.

Para ponernos en contexto de cómo funciona el Ariete Hidráulico, vamos a plantear una situación en la que este es utilizado para subir el agua de un río hasta un pueblo que se encuentra a una altura superior.

En primer lugar, el agua empieza a bajar desde el cauce del río hasta llegar al Ariete, construido con piezas de fontanería, tal y como se muestra en la ilustración 1; en su trayecto el agua se acelera hasta alcanzar una velocidad suficiente como para que se cierre la válvula de no retorno (A). Entonces se crea una fuerte presión, al detenerse el agua bruscamente. Este golpe de presión abre la válvula (B) y hace pasar un pequeño chorro de agua al depósito (C), hasta que se equilibran las presiones. En ese momento, se abre la válvula (A) y se cierra la (B), repitiéndose de nuevo el ciclo. El agua, a cada golpe de aire (en el interior del depósito C), hace subir el agua por la conducción D.

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Pudiéndose elevar a varios metros por encima del nivel inicial. Este recorrido se realizará de forma contínua hasta que sea necesario cerrar la llave de paso.

Este proceso nos brinda un sistema extremadamente útil para elevar agua en situaciones en las que el acceso a combustible o electricidad no es posible o rentable, siendo también de gran ayuda en otras situaciones en las que podría sustituir otros sistemas de subida de agua con el fin de ahorrar recursos.

2.3.Importancia y distribución del agua El agua es una de nuestras principales necesidades básicas para sobrevivir en este mundo, por lo que su necesidad es más que evidente. Nuestros problemas comienzan con nosotros mismos, ya que cada vez somos más, y la necesidad de agua va en aumento.

Según los datos recogidos por la organización mundial de salud, más de 1200 millones de personas carecen de acceso a agua potable, es decir, que aproximadamente una de cada cinco personas en el mundo no tiene la posibilidad de obtener agua por vías seguras o sencillas.

La injusticia que supone para aquellos que no pueden obtener agua potable es cada vez más clara, y ya el problema no solo radica en la necesidad de calmar su propia sed, sino en el número de enfermedades que conlleva esta falta de agua, entre otras podemos señalar: ➢ Fatiga: Al no beber agua agua nuestro cuerpo se deshidrata, reduciendo nuestras energías y produciendo fatiga. ➢ Envejecimiento prematuro: El organismo de los seres humanos está formado por más de 60% de agua y nuestros órganos dependen en gran parte de este valioso líquido para trabajar correctamente. ➢ Presión arterial alta y baja: Nuestro sistema circulatorio necesita agua para funcionar correctamente. ➢ Daño cerebral: La deshidratación severa puede ocasionar un desequilibrio entre los electrolitos básicos como el sodio y el potasio, cuya falta puede causar consecuencias graves como los trastornos cardiovasculares.

El 70,8% de la superficie terrestre está ocupada por agua, pero tan solo un 2,5% de toda el agua existente en el planeta es agua dulce, o sea, apta para consumo. De esta, la mayoría se encuentra inaccesible en glaciares, en los polos, etc, así que tan solo disponemos para consumo del 0,5% que es agua subterránea o superficial. En la Tierra habitan actualmente 6.000 millones de personas, de las cuales, cerca del 20% viven en 50 países que carecen de este vital líquido y, siguiendo con el actual ritmo de consumo, en breve esta se convertirá (se ha convertido ya) en un problema capaz de generar conflictos armados e incidirá (está incidiendo ya) en el futuro de la diversidad biológica de muchas zonas del planeta.

Se entiende por consumo doméstico de agua por habitante a la cantidad de agua que dispone una persona para sus necesidades diarias de consumo, aseo, limpieza, riego, etc. y se mide en litros por habitante y día (l/hab-dia).

Es un valor muy representativo de las necesidades y/o consumo real de agua dentro de una comunidad o población y, por consiguiente, refleja también de manera indirecta su nivel de desarrollo económico y social. Este indicador social se obtiene a partir del suministro medido por contadores, estudios locales, encuestas o la cantidad total suministrada a una comunidad dividida por el número de habitantes.

Los sistemas de distribución transportan el agua desde una fuente de abastecimiento o planta de tratamiento hasta las personas que la consumen. En esta época es muy importante el transporte de agua, puesto que es un pilar básico en nuestra sociedad y modo de vida.

La red de distribución o red matriz de un sistema de acueducto, es el conjunto de tuberías mayores que son utilizadas para la distribución de agua potable, que conforman las mallas principales del servicio y que distribuyen el agua procedente de la planta de tratamiento hacia las redes menores del sistema.

Las redes de distribución secundarias y terciarias son el conjunto de tuberías destinadas al suministro en ruta del agua potable a las viviendas y otros establecimientos de la población.

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3. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN El principal objetivo de este proyecto de investigación es demostrar la utilidad de la bomba hidráulica cíclica conocida como Ariete Hidráulico y, dar a conocer los posibles beneficios económicos y ecológicos que ésta aportaría a nuestra sociedad de ser implementada de manera exitosa en zonas urbanas y en edificios, reemplazando así el uso de las otras bombas cíclicas, que a diferencia del Ariete Hidráulico, si necesitan combustibles fósiles o electricidad para realizar su cometido.

La hipótesis del proyecto es, por lo tanto, que el Ariete Hidráulico, a pesar de tener un rendimiento menos efectivo que el de otras bombas hidráulicas, puede ser de gran utilidad y cuyo uso puede ser implementado con éxito en nuestra vida cotidiana, tanto hoy en día como en el futuro próximo, debido a sus características únicas que hacen su uso rentable y respetuoso con el medioambiente.

En el caso de que nuestra hipótesis resultara ser cierta, es decir, si el Ariete Hidraulico todavía pudiera seguir siendo de utilidad, contariamos con una manera de elevar agua sin el uso de electricidad, que aportaría grandes beneficios tanto económicos como sociales, y que además, podría revolucionar, en parte, nuestro estilo de vida.

También cabría destacar que, gracias a no consumir electricidad ni combustible fósil durante su funcionamiento, la implementación del Ariete Hidráulico en nuestros hogares podría resultar ser una medida bastante útil contra algunos de los problemas más acuciantes para nuestra sociedad,como el cambio climático o la inminente crisis energética.

Es cierto que existen otras maneras muchos más eficaces de luchar contra el calentamiento global y la inminente crisis energética (como, por ejemplo, el desarrollo de fuentes renovables de energía que sean capaces de sustituir a las energías no renovables utilizadas hoy en día, y que a diferencia de estas, no contaminen el medio ambiente), pero, en el caso de que sustituyamos las bombas hidráulicas utilizadas hoy en día, las cuales tienen un gasto energético, por el Ariete Hidráulico, al menos, podremos aliviar la gravedad de estos dos grandes problemas.

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4. MATERIALES Y MÉTODOS El principal material utilizado en este proyecto de investigación ha sido el Ariete Hidráulico del Departamento de Física y Química del IES Saavedra Fajardo, que fue construido con dos válvulas de no retorno (3) (que se encargan de cerrar por completo el paso de un fluido en circulación en un sentido y dejar paso libre en el otro, haciendo que una vez el fluido haya pasado a través de ellas, este no pueda volver atrás), dos llaves de paso (2) (que se encargan de dejar paso al flujo del fluido o cortarlo y que actúan de manera manual) y dos conexiones en forma de T (1), además de un pie de pozo (4) (que se encarga de mantener el cuerpo del Ariete lleno de manera constante).

Una de las válvulas de no retorno trabaja como válvula de choque (que permite regular el flujo y la presión del fluido que se encuentra en circulación), que asimismo está unida a un muelle (en nuestro caso se ha utilizado el muelle de un bolígrafo), que es el causante del movimiento armónico (MAS) a través del cual se regula el flujo del agua.

Ilustración 2:Piezas utilizadas en la construcción del Ariete Hidráulico del Departamento de Física y Química del IES Saavedra Fajardo de Murcia.Estas piezas son: Válvula en forma de T(1), llave de paso(2), válvula de no retorno(3),válvula de choque(válvula de no retorno con un muelle insertado) y pie de pozo(4).

Fuente:Elaboración propia.

Nuestro trabajo de campo consistirá, principalmente, en obtener datos acerca del rendimiento del Ariete Hidráulico del IES Saavedra Fajardo. Para ello, observaremos de forma experimental el funcionamiento del Ariete

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Hidráulico elevando agua a distintas alturas, y anotaremos cuántos litros se “pierden” y el tiempo necesitado para elevar distintos volúmenes de agua, que en nuestro caso ha sido un litro de agua.

Para ello, haremos uso de un sistema de mangueras, que hemos diseñado y “construido” con el que iremos elevando el agua a distintas alturas sobre el nivel del depósito de agua, tal y como se muestra en la Ilustración 3.

Ilustración 3:Foto sobre el trabajo de campo realizado en este proyecto, en el cual se medía el rendimiento del Ariete Hidráulico del IES Saavedra subiendo agua a distintas alturas. Fuente:Elaboración propia.

También cabe destacar que haremos uso del programa informático Excel para manejar de manera sencilla, y correcta, los datos que nos proporcione nuestro trabajo de campo; además de para hacer tablas con las que presentar los resultados de este proyecto de manera más clara, entendible y vistosa.

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5. RESULTADOS Después de haber realizado las pruebas necesarias con el Ariete Hidráulico, hemos creado fichas excel donde hemos registrado los datos obtenidos durante el trabajo de campo en distintas tablas.

Altura (m)

Y=1

Y=2

Y=3

Y=4

Volumen “perdido” totales (L)

Volumen “perdido” parcial (L)

Tiempo total (min)

Tiempo parcial (min)

6

6

3,18

3,18

12

6

6,7

3,52

19

7

10,4

3,7

8

8

6,15

6,15

16

8

11,5

5,35

24

8

18,3

6,8

16

16

13,18

13,18

33

17

28,18

15

51

18

46,57

18,39

No viable

No viable

No viable

No viable

Tabla 1: Datos experimentales recogidos en el trabajo de campo. Fuente:Elaboración propia.

Los principales datos registrados, tal y como se muestra en la tabla 1, han sido el volumen de agua “perdido” y el tiempo empleado, a distintas alturas, en subir un litro de agua con el Ariete Hidráulico.

Debido a que el Ariete Hidráulico estuvo trabajando de manera constante durante el trabajo de campo (es decir, sin pausas, ya que el funcionamiento del Ariete Hidráulico no se paró en ningún momento durante la toma de datos), todos los datos tomados pertenecen al mismo golpe de ariete. Gracias a esto hemos podido obtener datos que sean coherentes entre sí.

Con el objetivo de obtener unos datos más cercanos a la realidad, o por así decirlo, más acertados, hemos calculado, con la ayuda de Excel, los promedios de los datos registrados durante los experimentos con el Ariete Hidráulico, que serán los que utilizaremos para obtener conclusiones.

Datos promedios para 1 litro de agua subido Altura subida (m)

Volumen "perdido" (L)

tiempo subida (min)

Rendimiento (Vsubido/Vtotal)

1

6,3

3,5

13,6%

2

8,0

6,1

11,1%

3

17,0

15,5

5,6%

4

No viable

No viable

No viable

Tabla 2: Datos promedio obtenidos a partir de los datos recogidos en el trabajo de campo.Fuente: Elaboración propia.

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Para hacer el análisis de los datos una tarea más sencilla, y para presentar los resultados de una manera mucho más vistosa y más clara, hemos representado los distintos parámetros importantes para las conclusiones de este proyecto en base a la altura correspondiente, dando lugar a las gráficas 1, 2 y 3.

Gráfica 1: Esta gráfica muestra los litros de agua que se pierden, a distintas alturas, para elevar un solo litro de agua. Fuente:Elaboración propia

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Gráfica 2: Esta gráfica muestra el tiempo, medido en minutos, que el Ariete Hidráulico tarda, a distintas alturas, para elevar un solo litro de agua. Fuente: Elaboración propia

Gráfica 3: Esta gráfica muestra el rendimiento del Ariete Hidráulico para con distintas alturas. Fuente: Elaboración propia.

Después de haber estudiado y analizado todos los datos experimentales obtenidos y haber comparado las distintas variables, podemos observar, principalmente, que: 1. Existe una relación directa entre el número de litros de agua que se pierden y la altura a la que se pretende elevar agua. Sin embargo, observando los datos, podemos ver que elevar agua desde un metro hasta los dos metros de altura solo supone una diferencia de unos 2,3 litros de agua “perdidos” mientras que desde de los dos metros hasta los tres la diferencia se dispara hasta 9 litros.

2. También está presente dicha relación directa entre el tiempo y la altura a la que es está elevando agua. No obstante, el tiempo transcurrido para elevar un litro de agua desde 1 hasta 2 metros no llega a ser el doble que se tarda en elevar a 1 metro, mientras que si comparamos con la subida desde los 2 a los 3 metros el tiempo se hace más del doble que el tiempo de subida a dos metros y cinco veces más que para subirlo a 1 metro.

3. En cambio, en el caso del rendimiento del Ariete Hidráulico, considerando el volumen de agua subido frente al volumen total puesto en juego, observamos una relación inversa, siendo la disminución del rendimiento al subir el agua desde los dos a los tres metros la mitad del rendimiento obtenido al subir desde un metro a dos. Entre un metro y dos metros de altura casi no cambia el rendimiento.

4. De igual forma cabría mencionar que al intentar elevar agua a cuatro metros de altura, los valores del tiempo tardado y litros “perdidos” se han disparado, haciendo que apenas sea posible elevar agua a cuatro metros de altura utilizando el Ariete Hidráulico.

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También es preciso señalar que no hemos podido trabajar en las condiciones óptimas, en parte debido a la naturaleza casera del Ariete Hidráulico que hemos usado y de los componentes que lo forman. Es por esto que el rendimiento obtenido es menos rentable de lo que había sido deseado. De la misma manera, de haber aumentado la distancia (altura) entre el depósito de agua y el Ariete, que en nuestro caso era un metro, el rendimiento habría aumentado, cosa que también habría pasado de haber modificado el ángulo con que el agua caía al Ariete Hidráulico, que en esta situación ha sido un ángulo de 90 º.

Tampoco está de más aclarar que, con lo anteriormente dicho, no estamos desprestigiando nuestro ariete, ni mucho menos nuestra investigación, pero creemos que era necesario hacer algunas aclaraciones a la hora de analizar los resultados, pues nuestro proyecto se basa sencillamente en una versión del Ariete Hidráulico a menor escala, y por ello su rendimiento será mucho menor.

Por otra parte, para poder verificar la hipótesis propuesta para este trabajo debemos comparar el rendimiento y gasto energético del ariete con el de una bomba hidráulica doméstica, es así, que hemos elegido para la comparativa una bomba centrífuga porque suele ser la de uso más común en residenciales domésticos. La potencia de estas bombas suele oscilar entre 0,5 y 2,5 HP. Teniendo en cuenta el valor para KW, los impuestos eléctricos, y considerando el consumo de 24 horas tal y como se recoge en la tabla obtenemos los valores de la tabla de cálculo(captura de pantalla) realizados con la electrocalculadora de la página https://www.electrocalculator.com/.

Precio por KW

0,138212 €

Impuestos(%)

21%

nº hora

24 h

Tabla 3: Datos sobre el rendimiento de las bombas hidráulicas domésticas. Fuente: https://www.electrocalculator.com

Ilustración 4: Tabla con los consumos de distintos aparatos. Fuente: https://www.electrocalculator.com/ Si observamos la tabla de cálculo, vemos que para la bomba (0,5 HP) con menos consumo encendido y con un 88% de fiabilidad consume 368 Wh que en gasto diario es de 1,48€.

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Asimismo, la altura a la que puede elevar agua este tipo de bombas es superior a 10 metros, este valor dependerรก del tipo de bomba y el sistema de conducciones.

La bomba de 0,5 HP puede proporcionar 51 litros por minuto a una carga dinรกmica total de 23.8 metros de columna de agua. La bomba de 1 HP proporcionando 62.5 litros por minuto a 26.2 metros de columna de agua (Fuente:https://www.monografias.com/trabajos98/bombas-agua-potable-edificios/bombas-agua-potableedificios.shtml)

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6. CONCLUSIONES Una vez comparados los rendimientos del Ariete Hidráulico y las bombas centrífugas actuales, podemos llegar a la conclusión de que el uso del Ariete Hidráulico, debido a su bajo rendimiento y a la notable pérdida de agua en comparación con otros sistemas de abastecimiento de agua del mercado, no resulta del todo útil en áreas urbanas, sobre todo si tenemos en cuenta las bombas hidráulicas actuales, las cuales poseen un rendimiento mucho mayor.

Sin embargo, aunque las bombas centrífugas modernas tengan un mejor rendimiento que el Ariete Hidráulico, eso no significa que no haya cabida para el uso de este en las zonas urbanas, puesto que el Ariete Hidráulico podría desempeñar algunas tareas básicas, exempli gratia, subir agua a una terraza.

Por otra parte, teniendo en cuenta que, acorde con los resultados de los experimentos, el mayor rendimiento del Ariete Hidráulico se da cuando el lugar a donde se quiere elevar agua está dos metros sobre el nivel donde se encuentra el agua que se quiere subir, se podrían diseñar y construir circuitos a base de Arietes Hidráulicos separados por dos metros de altura entre sí, donde el agua que sube uno iría a parar en otro, permitiéndonos así subir agua por un edificio, no de manera eficaz, pero si ahorrando tanto energía como dinero a la gente que utilizara este circuito.

De esta forma, nuestra hipótesis, que enunciaba que la implementación del Ariete Hidráulico en zonas urbanas es posible y rentable, queda, al menos, demostrada parcialmente, ya que a pesar de que no es rentable en temas de velocidad, el uso del Ariete Hidráulico ofrece ciertas ventajas, como no gastar electricidad ni combustible fósil, contra las cuales las bombas hidráulicas modernas no pueden competir.

A causa de este “empate” que se ha dado entre el Ariete Hidráulico y las bombas centrífugas modernas, se podría continuar este proyecto, o por lo menos, con los objetivos principales de este, a través de la mejora del diseño del Ariete Hidráulico, para así mejorar su rendimiento y hacer del Ariete Hidráulico la mejor opción en cuanto a bombas hidráulicas se refiere, pues de poder sustituir a las bombas hidráulicas que se utilizan en la actualidad, podríamos obtener unos beneficios económicos, en menor medida, y ecológicos muy importantes, pudiendo ser estos beneficios ecológicos la clave para parar el calentamiento global y que nuestro modo de vida pueda “sobrevivir” a una posible crisis energética.

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AGRADECIMIENTOS

En este último apartado de nuestro trabajo, nos gustaría mencionar a todas las personas que han colaborado en él y que sin los cuales la realización de este no hubiera sido posible. Asimismo, también queremos mencionar el papel que han desempeñado en este proyecto.

Queremos dedicar nuestro más sincero agradecimiento a Dª María Dolores Gálvez Sánchez por su tutelaje en este proyecto y por su incansable ayuda a la hora de ayudarnos con el trabajo de campo y la redacción de la memoria escrita, además de todo el apoyo que nos ha prestado.

De la misma manera, queremos agradecer al Departamento de Física y Química del IES Saavedra Fajardo por dejarnos trabajar con su Ariete Hidráulico y por proporcionarnos un laboratorio en donde trabajar.

También queremos agradecer a D. José Antonio Torralba Hernández por proponernos ideas que fueron cruciales para fijar el objetivo de este proyecto.

Y por último, queda por agradecer a Marcos “Wuantito” Ruiz Contreras y Jorge Cano Costa, a quienes queremos agradecer su crucial participación en la realización del trabajo de campo.

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BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA •Acitores Martínez, F.J.(2012). Estudio teórico y experimental de la bomba de ariete .Tesis. Madrid: Universidad Carlos III de Madrid.

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18

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ANEXOS

Ilustración 5: Fotografía sobre sistema de mangueras unido a la fuente de agua utilizada en el trabajo de campo llevado a cabo en este proyecto. Fuente: elaboración propia.

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Ilustración 6: Fotografía sobre los recipientes utilizados en el trabajo de campo llevado a cabo en este proyecto.

Fuente: elaboración propia.

Ilustración 7: Fotografía sobre el Ariete Hidráulico tomada durante la realización del trabajo de campo. Fuente: elaboración propia.

21

Ilustración 8: Fotografía ampliada sobre el mecanismo del Ariete Hidráulico, tomada durante la realización del trabajo de campo. Fuente: elaboración propia.

Ilustración 9: Fotografía sobre uno de los recipientes empleados en este proyecto, tomada durante la realización del trabajo de campo. Fuente: elaboración propia.

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Ilustración 10: Fotografía sobre los datos recogidos en forma de tablas y gráficas. Fuente: elaboración propia.

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Ilustración 11: Fotografía sobre la medición realizada para determinar la distancia entre el Ariete y el fluido.

Fuente: elaboración propia.

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