Desarrolla IPN prototipo de bomba de agua de uso agrícola

Por Armando Bonilla

Ciudad de México. 16 de diciembre de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- Una bomba de agua que funciona con energía hídrica —generada a partir de la energía cinética y potenciales de corriente del agua— fue desarrollada por alumnos de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME, unidad Culhuacán) del Instituto Politécnico Nacional (IPN).

Se trata de un prototipo funcional pensado para uso de riego en comunidades agrícolas, que sería instalado en los afluentes de los ríos para extraer de ellos el agua y transportarla hasta los cultivos.

La idea surge en respuesta a las necesidades de los pequeños productores que se ven obligados a transportar el agua en cubetas y garrafones desde el caudal de los ríos hasta sus cultivos, que en muchas ocasiones se encuentran alejados de esa fuente de agua.

El desarrollo de los jóvenes politécnicos Azucena Zamora Salgado, Jazmín Rodríguez Pérez, Erick Mendiola Reyes, Raymundo López Tirado y Antonio Cortés Reyes ya fue probado en condiciones reales en el río Tula, en las inmediaciones de la comunidad agrícola de Panuaya, Hidalgo, donde 70 por ciento de la población se dedica al campo.

La propuesta de los jóvenes politécnicos

“A través de técnicas de ingeniería, diseño e incluso a través de la aplicación de principios matemáticos, concretamos una planta de bombeo que no requiere electricidad y que levanta el agua hasta los 12 metros de altura con un caudal de mil litros al día”, dijo en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Erick Mendiola Reyes, uno de los jóvenes involucrados en el proyecto.

Por su parte, Alinely Azucena Zamora Salgado, estudiante del noveno semestre en la carrera de ingeniería mecánica, explicó que la bomba cuenta con una manguera calculada a partir de la ley de Boyle —la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente— y considerando las característica de compresibilidad del aire.

“Es precisamente la presión del aire la que ejercerá fuerza sobre el agua para que alimente la bomba y será la misma presión que entregará el sistema a la salida. Los otros elementos que integran nuestro prototipo, en fase funcional, son una base boyante que le permite flotar sobre el caudal del río —aún no se le ha implementado— y una rueda hidráulica con 12 álabes curvos”.

¿Cómo funciona?

El dispositivo cuenta en los extremos con dos espiras que operan como toma de agua, al colocarse en el caudal del río, el agua impacta las álabes y hace girar la rueda, la parte sumergida capta agua mientras que la parte en el exterior capta aire.

Al interior de la manguera ambos fluidos se combinan, el agua comprime el aire y este, a su vez, al salir, entrega presión al agua. El sistema incorpora una llave de paso que permitiría controlar la salida de agua sin la necesidad de instalar y desinstalar constantemente la bomba al caudal del río.

Las etapas de trabajo

La primera etapa consistió en aportar una solución a un problema social que —desde el campo de la ingeniería— los jóvenes estudiantes pudieran resolver. Una vez que identificaron el problema que enfrentan los campesinos para irrigar sus cultivos, en especial los pequeños productores de comunidades rurales, los jóvenes perfilaron posibles soluciones.

Ángel Raymundo López Tirado, uno de los integrantes del proyecto, quien también cursa el noveno semestre de la carrera de ingeniería mecánica, explicó que realizaron una investigación documental para identificar las soluciones que ya existen y encontraron dos sistemas.

“Encontramos en la literatura científica la bomba de ariete y otra bomba llamada Barsha; no obstante, la primera requiere una caída de agua para funcionar y la segunda, además de los elevados costos —que no son accesibles para pequeños productores—, no entrega la presión necesaria para atender de manera eficiente las necesidades de riego”, mencionó Edwin Antonio Cortés Reyes, también integrante del equipo.

El siguiente paso fue el diseño de su propia bomba que solventara las carencias de los otros dos sistemas disponibles en el mercado, pero a un costo accesible.

“Logramos un prototipo que ofrece mejores valores de presión y caudal, gracias a que partimos para su diseño y construcción de la ecuación de Bernoulli, ajustada a los principios de la ecuación de Darcy-Weisbach”, precisó Mendiola Reyes.

Costo-beneficio del proyecto

El ingeniero Julio Alberto Blanco Valdés, profesor investigador de la ESIME Culhuacán y uno de los asesores del proyecto, dijo que aun cuando se cuenta con un prototipo funcional, todavía hay trabajo por hacer antes de llevarlo a su implementación, pues se encuentran en etapa de investigación y documentación legal para hacer uso adecuado del agua proveniente de los ríos.

Asimismo, están realizando un análisis de factibilidad ambiental que permita cuantificar el costo-beneficio de implementar la bomba de agua con uso agrícola. “Estamos básicamente en un proceso de estudio y aun cuando el proyecto de nuestros estudiantes satisface una necesidad social, no se puede dejar de lado el impacto o beneficio ambiental”.

A su vez, el ingeniero Jorge Pérez Murillo, también asesor del proyecto, comentó que la metodología de trabajo para este tipo de proyectos de innovación tecnológica incluye un estudio informal de gestión de riesgos, mismo que en proyectos de este tipo, donde se involucra el uso y gestión de recursos naturales, refuerzan con asesoría del departamento legal del IPN.

“Nosotros nos cercioramos de que exista factibilidad técnica previo a la creación de los prototipos, una vez que se llevan a buen puerto, en casos como este avanzamos al estudio de la factibilidad legal”.