Ariete ponpa

Ariete ponpa edo ariete hidraulikoa, ponpa hidrauliko zikliko bat da. Ariete kolpearen energia zinetikoa erabiltzen du jariakinaren zati bat arietea baino altuago dagoen puntu batera igotzeko. Hori dela eta, ez du kanpoko energia-iturririk behar. Horrek eta bere sinpletasunak oso egoki bihurtzen dute motor mota hau energia elektrikorik edo beste mota bateko motorrak heldu ezin diren tokietan lan egiteko. Horretaz gain, aspertsiozko ureztapenerako ere erabil daiteke. Ariete hidraulikoa eraikuntza sinpleko gailu bat da, bere errendimendu energetikoa % 60 eta % 80 bitartean egon daiteke.

Historia

1772an Cheshire-ko (Erresuma Batua) John Whitehurst-ek ariete ponparen aurrekaria zen pultsazio motorra asmatu zuen. Lehena izan zen asmakuntza hau lanean jartzen eta Oulton, Cheshire, jarri zuen ura 4,9 m-ko altuerara igotzeko. 1783. urtean Irlandan honelako beste motor bat kokatu zuen arren, ez zuen asmakuntza patentatu eta xehetasunak ez daude argi.

Gaur egun ariete ponpa bezala ezagutzen den gailua 1796. urtean asmatu zuen Joseph Michel Montgolfier (Baloi aerostatikoaren asmatzaileetako bat izan zen) frantziarraren eskutik egin zen ezagun, bere Voiron-eko papergintza lantegian ura igotzeko ^[1]. Bere lagun Matthew Boulton-ek, britainiar patente bat atera zuen Michel Montgolfier-en izenean 1797. urtean. Montgolfierren familiak britainiar patente bat jaso zuten hobetutako bertsio batentzat 1816. urtean. 1820an bertsio hobetua eta baita Whitehurst-ek egindako diseinua eskuratu zituen Josiah Easton ingeniariak.

Eastonen enpresa, bere seme James-ek (1796-1871) heredatu zuen. XIX. mendean asko hazi zen, Erresuma Batuko ingeniaritza erakunde garrantzitsuenetakoa bihurtzeraino, Erithen (Kent) lan handiak egin zituzten. Ur hornikuntzan espezializatu ziren. Mundu osoan zehar ibili ziren estolda lanak burutzen eta baita lur drainaketak egiten ere.

XIX. mendean oso famatua egin zen arren, motor elektriko eta kostu gutxiko motorrekin ariete ponpa erabiltzeko ohitura galdu zen.

Funtzionamendua

Gailu honen funtzionamendua nahiko sinplea da eta erabiltzeko erraza:

• Ura tututik doan heinean azeleratu egiten da abiadura jakin bat izan arte, horrek A balbula itxiaraziko du

• Hori gertatzean, presio balio oso altuak lortuko dira higitzen ari den ura bat-batean geratzeagatik.

• Horrela, B balbula zabalduko da eta ura depositura pasako da, presioak berdindu arte.

• Berriro A balbula zabalduko da zikloa errepikatzeko.

Nahiz eta gailu honek kolpeka funtzionatu, depositura ura modu jarraitu batean helduko da, arieteak segundoko ziklo bat edo bi egiten ditu eta.

Deposituaren aire ganbera ezinbestekoa da funtzionamendu egoki baterako. Aire kamera bat dagoela ziurtatzeko aire-inklusore bat erabiltzen da ziklo bakoitzean aire burbuila batzuk sartzeko.

Aire-inklusorea

Aire-inklusorea 1,5 mm-tik 2 mm-ra doan zulo bat da eta bertan kobrezko alanbre bat dago kokatuta. Alanbre hori zulotik joko apur batekin pasatzen da. Honek ahalbidetzen dio ariete kolpe bakoitzean aire kamerari aire burbuila batzuk xurgatzea aire kamerako presioa konstante mantenduz.

Ariete-kolpe bakoitzean ur-kantitate bat irtengo da. Aire galerarik egongo ez balitz ariete kolpearen eraginak gutxitzeko, gailua hondatuko litzateke.

Beste eskakizun batzuk

Ariete ponpak lan egin dezan bi gauza behar dira:

• ura (kantitate nahikoa alde batetik bestera mugitu ahal izateko)

• lan desnibel minimo bat (20 cm gutxienez)

Ura iturburu edo erreka batetik etor daiteke eta arietera gidatu behar da hodi batetik. Hodiaren diametroa emariaren menpekoa izan behar da.

Funtzionamendu on baterako hodiaren inklinazioa 30 gradu ingurukoa izan behar da horizontalaren azpitik, nahiz eta angelu txikiago batekin ere lan egin dezakeen.

Ariete hidraulikoak 60 eta 90 kolpe ematen ditu minutuko. Zenbat eta kolpe gutxiago eman minutuko, orduan eta ur-kantitate handiago mugitzen du.

Ariete hidraulikoak funtziona dezan, beharrezkoa den ur-jauzia 0,2 eta 30 m bitartekoa da. Ur jauzia zenbat eta handiagoa izan, beharrezkoa den ariete hidraulikoaren tamaina, orduan eta txikiagoa da, ekonomikoagoa izango da eta ur kantitate bat jasotzeko ur kantitate txikiagoa erabili beharko da.

1. Taula: Gomendaturiko diametro tamaina elikatze-emariaren arabera.

Dimentsionamendua

Ariete hidraulikoan parte hartzen duten zenbait parametro hurrengo adierazpenaren bidez erlaziona daitezke: Igotako emaria= (2•Q•h)/(3•H) [emaitza litro/minuto] Non:

Q: Elikatze emaria [litro/minuto]

h: Lan desnibela [metro]

H: Jariakinaren igotze altuera [metro]

Efizientzia

Eraginkortasun energetikoa: Iturburutik hartzen den ur kantitate totalaren eta guk nahi dugun tokira heltzen den (iturrira) ur kantitatearen arteko erlazioa da.

Eraginkortasun energetikoa % 60 inguruan ibiltzen da, % 80ra igo daitekeen arren. Eraginkortasun energetikoa ez da eraginkortasun bolumetrikoarekin nahastu behar.

Iturrira helduko den ur kantitatea hornikuntza, tutuaren eta iturrira doan tutuaren arteko erlazioaren menpe dago. Hori dela eta, ura igo behar den puntua ariete ponpa baino bi metro gorago badago eta ura ariete ponpa baino 10 m altuago dagoen altuerara igotzen bada, xurgatzen den ur guztiaren %20 baino ez litzateke helduko iturrira eta beste % 80a balbuletatik galduko da. Erlazio honek % 100eko eraginkortasun energetiko bat eskaintzen du.

Iturrira heltzen den ur kantitatea eraginkortasun faktorearen menpe ere badago, hau da, lehen azaldutako adibidean % 70eko efizientzia energetikoa duela kontuan hartuz gero, iturrira helduko den ura % 20 izan beharrean, % 20aren % 70a izango da, hau da, % 14a (% 20 • % 70).

Iturrira doan tutuaren eta iturburutik datorren tutuaren arteko erlazioa 2:1 dela eta eraginkortasun energetikoa % 70ekoa dela onartzen bada, iturrira helduko den hura % 50en % 70a izango da, hau da, % 35a (% 50 • % 70).

Iturrira doan tutuaren eta iturburutik datorren tutuaren arteko erlazioa zenbat eta handiagoa izan, orduan eta errendimendu energetiko baxuagoa lortuko da. Normalean ariete ponpak sortzen dituzten erakundeek taulak ematen dituzte eta bertan, jasotzea espero den bolumenen balioak ematen dituzte froga errealetan oinarrituta.

Eraikuntzarako gomendioak

Ariete hidraulikoan sortzen diren presioak altuak direnez hodiak burdin galbanizatuz sortzen dira normalean. Piezen arteko loturak hermetikoki itxiak izan behar dira.

Erreferentziak

Bibliografia gehigarria

Ikus, gainera

• Boost bihurgailua - electronic–hydraulic analog of the hydraulic ram.  doi:10.1115/1.1636774. ISSN 0022-0434..  doi:10.1109/ICSMC.1997.638209..
• Heron's fountain
• Water rocket

Kanpo estekak

• Film: Hydraulic ram on summer children's camp of Pterodactylus - Restless Water i European project "EnergyBits" (English version)
  • the same film in French / le même film français
  • Web page: Hydraulic ram on summer children's camp of Pterodactylus (yet in the Czech language, we prepare English)
• Ram pump (hydraulic ram)
• Ram pump home made
• Ram pump
• How it works
• Build a hydraulic ram
• Hydraulic ram : the French reference site^{[Betiko hautsitako esteka]}
• How the Papa ram pump works