Diseño y construcción de un prototipo de mini bomba neumática para la extracción de agua, destinada al laboratorio de mecánica de fluidos de la carrera de Ingeniería Electromecánica de la Universidad Nacional de Loja.

Abstract

En el presente trabajo de investigación, se realizó un prototipo de mini bomba neumática destinado al laboratorio de Energía y fluidos de la carrera de Ingeniería Electromecánica de la Universidad Nacional de Loja (UNL), donde los estudiantes pueden realizar el estudio sobre su funcionalidad, analizar sus características y vincularlo con la práctica de laboratorio. El sistema de mini bombeo está compuesto por un compresor donde el aire comprimido es el fluido de trabajo para accionar una bomba neumática sumergida en una reserva de agua, esta conlleva una cámara con dos válvulas de retención, una en la parte superior para la descarga de agua y la otra en la parte inferior para la carga de agua. Para evacuar dicho fluido por un sistema hidráulico, sensores de nivel tipo flotador activan y desactivan las electroválvulas EVA y EVB para la entrada y salida del aire comprimido, el cual es manejado por un sistema de control semiautomático. A través de la metodología utilizada se compiló información de internet tales como: repositorio bibliográfico institucional de la UNL, artículos de tesis, libros, informes y videos, adicionalmente consultas a docentes de la carrera de Ingeniería Electromecánica. Una vez sistematizado la información correspondiente y considerando los datos propuestos del sistema de bombeo, se realizó el diseño, la selección y construcción de componentes hidráulicos y neumáticos de acuerdo a los parámetros de diseño (caudal de bombeo y altura manométrica). El caudal bombeado fue de 5 L/min y la altura de descarga 12m. Las partes que conforman la bomba neumática como la cámara y la tapa superior e inferior fueron construidas de hierro galvanizado (HG), los accesorios hidráulicos que conlleva este sistema son de pvc, excepto las válvulas de retención TR1 y TR2 tipo esfera que son material de acero inoxidable (ver anexo 5). En lo relacionado al componente neumático, se seleccionó el compresor considerando el número de ciclos bombeados y el número de arranques de un motor. La capacidad del tanque fue de 24 L. Los accesorios son de pvc, excepto las electroválvulas EVA y EVB que son de bronce (ver anexo 14). El tiempo de cada ciclo de descarga fue de 7.8seg, y el tiempo de recuperación promedio es de 5.5 seg. En anexos se presentan tablas, gráficos, capturas de pantalla, planos y las guía para que los estudiantes pueden realizar correctamente las prácticas. Finalmente, en la fase experimental se validó el funcionamiento del prototipo, consiguiendo resultados esperados. El rendimiento total considerando todas las energías que interactúan con el sistema (eléctrica, neumático, hidráulico) fue del 3.2%. Palabras claves: Máquinas de fluidos, Diseño mecánico, Control semiautomático, Bomba Neumática, Hidráulica.