Bomba de agua para Arduino: todo lo que debes saber

Seguro que en muchas ocasiones te ha hecho falta manejar líquidos en tus proyectos DIY con Arduino. Para que eso sea posible, los makers tienen gran cantidad de productos y herramientas con las que trabajar. Ya en el pasado mostramos los famosos caudalímetros, con los que se podía controlar el caudal de un líquido que pasaba a través de ellos de una forma sencilla. Ahora le toca el turno a la bomba de agua…

Usando esos caudalímetros se podría medir la cantidad de fluido que circula a través de una tubería para controlarla. Todo gracias a un simple circuito con estos elementos y otros dispositivos electrónicos compatibles con Arduino. Ahora toca ir un poco más allá para darte la posibilidad de mover líquidos, llenar/vaciar depósitos, crear sistemas de riego, etc.

¿Qué es una bomba de agua?

Realmente el nombre bomba de agua no es adecuado, ya que podría funcionar también con otros líquidos que no son agua. De cualquier forma, una bomba de agua es un dispositivo capaz de generar un caudal de líquido usando energía cinética. Por ello, dispone de unos elementos básicos:

• Entrada: por donde se absorbe el líquido.
• Motor+Hélice: el encargado de generar la energía cinética que extrae el agua desde la entrada y la envía a través de la salida.
• Salida: es la toma por donde saldrá el líquido propulsado por la potencia de la bomba de agua.

Estas bombas hidráulicas son bastante empleados en multitud de proyectos y aparatos. Desde la industria, hasta máquinas dispensadoras de agua, sistemas de riego automático, regadío mediante aspersión, sistemas de abastecimiento, depuradoras, etc. Por ello, existen en el mercado un gran número de modelos, con diferentes potencias y capacidades (medida en litros por hora o similares). Desde las más pequeñas, hasta las más grandes, para aguas sucias o para aguas limpias, de profundidad o superficie, etc.

En cuanto a las características en las que te deberías fijar están:

• Capacidad: medida en litros por hora (l/h), litros por minuto (l/min), etc. Es la cantidad de agua que puede extraer por unidad de tiempo.
• Horas de vida útil: mide la cantidad de tiempo que puede estar funcionando de forma continua sin problemas. Mientras mayor sea, mejor. Suelen ser de 500 horas, 3000 horas, 30.000 horas, etc.
• Ruido: medido en dB, es la cantidad de ruido que hace en funcionamiento. Esto no es demasiado importante, a no ser que quieras que sea muy silenciosa. En tal caso, busca una con <30dB.
• Protección: muchas tienen protección IP68 (se impermeabiliza la electrónica), lo que significa que pueden sumergirse (tipo anfibio), por lo que podrán estar bajo el líquido sin problema. Otras en cambio son de superficie y tan solo se puede sumergir el tubo de la entrada por donde absorbe el agua. Si no son sumergibles y la pones bajo el líquido se dañará o producirás un cortocircuito, así que presta atención a esto.
• Elevación estática: se suele medir en metros, es la altura a la que podría propulsar el líquido. Esto es especialmente importante si la vas a usar para subir líquidos a una altura mayor o extraer agua de pozos, etc. Puede ser de 2 metros, 3m, 5m, etc.
• Consumo: se mide en vatios (w) e indicará la cantidad de energía que necesitan para funcionar. En muchos casos son bastante eficientes, podrían tener consumos de 3.8W más o menos (para las pequeñas).
• Líquidos aceptados: como he dicho, aceptan varios tipos de líquidos, aunque no todos. Si quieres estar seguro de que la bomba que compras puede trabajar con el líquido que vas a manejar, comprueba esta especificación del fabricante. Por lo general pueden funcionar bien con agua, aceite, ácidos, soluciones alcalinas, combustibles, etc.
• Tipo de motor: por lo general son motores eléctricos DC. Son especialmente buenos y duraderos los de tipo brushless (sin escobillas). En función de la potencia del motor tendrás una bomba con más o menos capacidad y elevación estática.
• Tipo de hélice: el motor tiene conectado a su eje una hélice que es la que genera la energía centrífuga para extraer el líquido. Éstas pueden ser de diferentes tipos, y de ello dependerá la velocidad y caudal con la que trabaja la bomba. Incluso se pueden imprimir mediante impresión 3D con diferentes resultados según su forma. Te dejo el siguiente vídeo interesante al respecto:

• Calibre: la toma de entrada y salida tienen un calibre determinado. Esto es importante a la hora de que sea compatible con las tuberías que vas a emplear. No obstante puedes encontrar adaptadores para diferentes calibres de racor.
• Periférica vs centrífuga (radial vs axial): aunque hay otros tipos, por lo general para estas aplicaciones domésticas se suelen usar estas dos. Varían en función de cómo se coloca la hélice con las aspas, empujando el fluido de forma centrífuga o periférica. (para más información ver apartado de «Cómo funciona una bomba de agua»)

Pero independientemente del tipo y prestaciones, siempre se controlan eléctricamente. Alimentando el motor que mueve las hélices para generar la fuerza cinética se puede controlar su uso. Por ello, se pueden usar pequeñas bombas (o grandes con relé o MOSFET), para automatizar sistemas hidráulicos con Arduino.

En cuanto a sus aplicaciones, ya he citado algunas. Pero piensa que podrías crearte tu propio proyecto sencillo con Arduino. Por ejemplo, aquí te dejo algunas ideas:

• Una minidepuradora casera para aprender cómo funcionan las plantas de depuración reales.
• Un sistema de achique que detecte agua mediante un sensor y active una bomba de agua para desaguar.
• Un sistema de riego de plantas automático con un temporizador.
• Traspaso de líquidos de un lugar a otro. Sistemas de mezclado de fluidos, etc.

Precios y dónde comprar

La bomba de agua es un dispositivo simple, no tiene demasiado misterio. Además, por 3-10€ podrás comprar algunas de las bombas electrónicas más sencillas que existen para Arduino, aunque las hay más caras si quieres potencias mayores. Por ejemplo, puedes disponer de estas:

• Bomba sumergible 12v con capacidad 240 l/h y 3m de elevación estática
• Bomba 12v UEETEK sumergible con capacidad de 10 l/min y 5m de elevación estática
• Minibomba de agua y aceite sumergible de 240l/h, con 3m de elevación estática.
• Bomba de agua 12V sumergible de 5m de elevación estática y 600 l/h.
• Bomba 24V sumergible con elevación estática de 5m y 1300 l/h.
• Bomba sumergible con enchufe 220/240v con capacidad de 1500l/h y 2m de elevación estática.
• Mini-bomba sumergible 2.5-6v de 80-120 l/h
• Bomba mini ultrasilenciosa con elevación de hasta 3.5m y capacidad de 7.5 l/min
• JOYKK micro bomba de agua 2.5-6V con capacidad de 80-120 l/h

Cómo funciona una bomba de agua

Una bomba de agua funciona de una forma muy simple. Posee una hélice acoplada al motor, transfiriendo así la energía al fluido que atraviesa sus aspas, propulsándolo así desde la entrada hasta la salida.

En las de tipo axial, el agua entra a la cámara de la bomba donde se encuentra la hélice por el centro, incrementando su energía cinética al atravesar ese elemento que se encuentra girando a gran velocidad. Luego abandonará la cámara en sentido tangencial por la salida.

En la radial, las aspas giran delante de la abertura de la entrada e irán impulsando el agua hasta la salida como si de una noria de agua se tratase. Así es como moverán el agua en este otro caso.

Integrar la bomba de agua con Arduino

Como sabes, podrías usar también un relé si lo necesitas. Pero aquí, para integrar con Arduino la bomba de agua he elegido un MOSFET. Concretamente un módulo IRF520N. Y para el conexionado, la verdad es que es bastante simple, solo sigue estas recomendaciones:

• SIG del módulo IRF520N irá conectado a un pin de Arduino, por ejemplo D9. Ya sabes que si lo cambias deberás alterar también el código del sketch para que funcione.
• Vcc y GND del módulo IRF520N los puedes conectar a 5v y GND de tu placa Arduino.
• U+ y U- es donde conectarás los dos cables de la bomba de agua. Si no está internamente compensada, es una carga inductiva, por lo que sería recomendable usar un diodo flyback entre ambos cables.
• Vin y GND es donde conectarás el rack con las pilas que vayas a usar para alimentar la bomba de agua de forma externa, o la batería, fuente de alimentación o lo que vayas a usar para alimentarlo…

Tras eso estaría todo montado y listo para comenzar con el código fuente del sketch. Para ello, en Arduino IDE tendrás que crear un programa similar al siguiente:

const int pin = 9;  //Declarar pin D9
 
void setup()
{
  pinMode(pin, OUTPUT);  //Define pin 9 como salida
}
 
void loop()
{
  digitalWrite(pin, HIGH);   // Poner el pin en HIGH (activar)
  delay(600000);               //Espera 10 min
  digitalWrite(pin, LOW);    //Apaga la bomba
  delay(2000);               // Esperará 2 segundos y comenzará ciclo
}

En este caso simplemente enciende la bomba y la hace trabajar durante 10 min. Pero puedes agregar más código, sensores, etc., y controlarla según la salida de un sensor de humedad, usando temporizadores, etc.