Bomba eléctrica DC modificada como un actuador inteligente

DC electric pump modified as an intelligent actuator

El  presente  artículo  describe  la  investigación  —desarrollada  en  2017  por  ORCA  y  SciBas—  que  modifica un dispositivo actuador (DA) —electrobomba DC— haciéndolo inteligente. Problema: No se tiene un DA inteligente de arquitectura abierta con la posibilidad de ser manipulado sencillamente en plantas didácticas. Objetivo: identificar e implementar circuitos para controlar un DA con una señal. Metodología: El DA se desarrolla cumpliendo la familia-norma IEEE 1451. Implementa interfaces de comunicación  que  caracterizan  transductores  inteligentes  conectados  a  sistemas  basados  en  microprocesadores,  instrumentos y redes. La integración se realiza en una plataforma de configuración que visualiza, registra y manipula información del DA a través de un PC. Resultados: Obtención de sistema de bajo costo basado en Raspberry Pi —como núcleo inteligente— donde se integra: un microcontrolador PSOC 4 para interactuar con las señales del actuador, un circuito para manejar la energía entre la bomba y el microcontrolador, y una señal integrada que va a un procesador.

1. INTRODUCCIÓN

Los actuadores hidráulicos -bombas y electrobombas- [2], son dispositivos que transforman la energía electromecánica en energía hidráulica, [3]. Ésta se obtiene realizando trabajo para mantener un líquido en movimiento, de forma que al aumentar la energía del fluido aumenta su presión o energía cinética. Por ejemplo: en una centrífuga, el rodete crea una corriente de aspiración a la entrada de la bomba introduciendo el fluido en su interior y empujándolo hacia el circuito hidráulico -voluta- [4] donde, por efecto de la fuerza centrífuga, el fluido es impulsado hacia la salida o tobera de salida [5], [6]. La selección de una bomba de este tipo dependerá de variables básicas como el caudal, la elevación relativa y el volumen [6], ver Figura 1. Teniendo en cuenta su funcionamiento, este tipo de actuadores se pueden encontrar en casi cualquier aplicación relacionada con fluidos -desde pequeña a gran escala- ya que son elementos robustos. Al analizar estas aplicaciones se puede observar, independientemente de si se trata de una bomba, motobomba o electrobomba, que su finalidad y principios de funcionamiento son los mismos, a pesar de que el origen de la energía transferida al fluido sea diferente. Sin embargo, las bombas hidráulicas son máquinas que transforman la energía mecánica con la que se accionan en energía para el fluido que mueven. El fluido puede ser un líquido o una mezcla de líquidos y sólidos -hormigón, por ejemplo-; en general, una bomba los utiliza para aumentar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico para mover el fluido de una zona a otra; Por ello, la necesidad de dotar de inteligencia a estos actuadores es un problema actual debido a la concurrencia de todas las transformaciones de energía que se producen.