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Resumen
Los sistemas de análisis en flujo se han convertido en el área tecnológica de mayor crecimiento en el análisis químico debido a que es el enfoque que permite mejor la automatización y aumenta notablemente sus prestaciones (mayor rendimiento analítico, menor dispersión de resultados, …). En la actualidad la mayoría de los artículos sobre nuevos sistemas analíticos se basan en alguna versión de sistemas en flujo y hay publicaciones dedicadas específicamente a estas tecnologías.
Estos sistemas de flujo, obviamente, requieren de un sistema de impulsión de fluidos que debe poseer ciertas características para ser adecuado. Entre ellas podemos citar que el flujo debe ser estable, tan libre de pulsaciones como sea posible. También es deseable que el flujo se pueda ajustar en un amplio rango de valores, que el fluido se pueda impulsar continuamente, y que el dispositivo sea programable o se pueda sincronizar para aumentar su aplicabilidad a diferentes protocolos de medida.
Descripción
En general se usan dos tipos de sistemas de bombeo en los analizadores en flujo: las bombas peristálticas y las bombas de jeringa. las primeras consisten en un rotor con varios rodillos que presionan un tubo flexible, impulsando el líquido interior al rotar. Pueden bombear líquido de forma continua desde un depósito pero el paso de un rodillo a otro genera una variación no deseada del flujo que se puede registrar en el detector como ruido. El flujo se puede ajustar seleccionando el diámetro interior del tubo flexible y controlando la velocidad de rotación del rotor.
Las bombas de jeringa consisten básicamente en una jeringa de cierto volumen, cuyo émbolo es empujado por un motor lineal. El volumen total bombeado es sólo el que cabe en la jeringa y el flujo está virtualmente libre de ruido. El flujo puede ajustarse seleccionando el tamaño de la jeringa y la velocidad del motor. Este tipo de bombas es más compacto y ligero, por eso se utilizan en aplicaciones médicas para dispensar continuamente la dosis de medicamentos.
Existen varios fabricantes que venden una amplia gama de bombas de jeringa dependiendo de su aplicación y las necesidades del usuario. Por ejemplo, hay versiones controladas manualmente, OEM, multicanal, programables, para microflujos, de alta presión, etc; los precios oscilan entre 250 y 5000 US$ e incluso más.
Sistema de bomba de jeringa microcontrolada
La estructura de una bomba de jeringa es muy sencilla y puede ser construida fácilmente con un mínimo de esfuerzo, alguna habilidad manual y un pequeño gasto en materiales. El control electrónico del motor permite conseguir buenos niveles de precisión y reproducibilidad al ajustar el flujo, y la operación micro-controlada permite programar secuencias y el control remoto o centralizado.
El ánimo de este proyecto es ilustrar cómo hacer una bomba de jeringa desde cero; qué consideraciones técnicas deben hacerse en cada etapa, cómo construir el hardware, qué electrónica es necesaria, cómo implementar el microprocesador, cómo y porqué comunicarlo con un ordenador y cómo implementar una app de control. Este proyecto puede ser útil para laboratorios químicos o clínicos sin recursos o con requerimientos de contro, de flujo muy específicos. Puede servir también como un proyecto de integral de fabricación para estudiantes de ingeniería, que incluye fabricación mecánica de piezas y de circuitos electrónicos, programación y comunicaciones.
Todo el hardware y el software desarrollado es completamente accesible en la web bajo la licencia de Creative Commons Atribución No-comercial Compartir Igual 4.0. Esto significa que puede usarse en diseños derivados, en parte o completamente, siempre que se adopte la misma licencia y sólo para usos no comerciales. Se han publicado esquemas de conexiones eléctricas, planos de todas las piezas, ficheros para imprimir en 3D, instrucciones detalladas para construir el hardware, lista de materiales y mucho más.
Todas las herramientas de programación y diseño utilizadas en este proyecto son Software Gratis o de Código Abierto.
Vídeo Demostrativo
El vídeo muestra la bomba de jeringa trabajando con el panel de control manual. También se muestra el control remoto usando la conexión USB y la consola del Arduino IDE.
