Diseño de un primer prototipo de un montaje experimental para la medición de esfuerzos por compresión sobre el impulsor de bombas para sangre - Acebey-Arana, Viviana (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2020)
Para poder garantizar la integridad del impulsor de bombas para sangre es necesario someterlo a una serie de pruebas físicas. Dentro de las cuales se encuentran las pruebas mecánicas de los materiales. Por medio de una serie de simulaciones se determina que los esfuerzos de compresión son los principales causantes de fallas en los _alabes del impulsor. Es por este motivo que en el presente proyecto se plantea un primer diseño electromecánico para poder medir los esfuerzos de compresión en los álabes del impulsor. El diseño del sistema se dividió en tres partes. Primero se efectuó la parte es mecánica, donde se plantearon una serie de análisis para determinar un diseño capaz de aguantar 1591,2 N. Esta fuerza es con la cual se deforman los _alabes del impulsor, si se fabrica con manufactura aditiva SLA. Como segunda parte se tiene la eléctrica, conformada por todos los componentes requeridos para poder mover el sistema mecánico y obtener los datos necesarios para realizar un diagrama de esfuerzo vs deformación unitaria. La tercera parte es el desarrollo del algoritmo de control y su implementación, por medio de la cual se controlaron las distintas partes eléctricas del sistema y se obtienen las señales de salida de los respectivos componentes. Para implementar esta parte se utilizó como microcontrolador la teensy 3.2, la cual cuenta con todas las características necesarias para poder llevar a cabo el desarrollo de la prueba. Una vez analizada la propuesta del diseño, se procedió a realizar un prototipo físico integral utilizando materiales económicos, como el acrílico. La manufactura del prototipo se hizo por medio de corte láser, lo que también sirvió para reducir los costos. Por medio del prototipo fue posible realizar pruebas que comprobaron las mediciones de las fuerzas aplicadas al objeto de prueba, obtenidas con las celdas de carga, y los valores de deformación unitaria, conseguidos por medio del encoder.

In order to ensure the integrity of the blood pump impeller, it must undergo a series of physical tests. Among which are the mechanical tests of materials. Through a series of simulations, it is determined that compression stresses are the main causes of impeller blade failures. It is for this reason that a first electromechanical design, able to measere compression forces, is proposed in this project. The system design was divided into three parts. The first part is mechanics, in which a series of analyzes were proposed to determine a design capable of withstanding 1591.2 N. With this force the impeller blades are deformed, if it is made with 3D printing resin. The electrical part is the second, in which all the components required to be able to move the mechanical system and obtain the necessary data to make a stress vs. unit strain diagram are considered. The programmed part is the third, with this part the deferent electrical devices of the system were controlled and the output signals of the respective components are obtained. In order to implement this part, the teensy 3.2 was used as a micro controller, which has all the necessary characteristics to carry out the development of the test. Once the design proposal was finalized, a prototype was implemented using inexpensive materials, such as acrylic. The manufacturing of the prototype was done using laser cutting, which also served to reduce costs. Through the prototype it was possible to carry out a series of tests that verified the operation of the load cells, used to measure the forces applied to the test object, and the encoder, used to obtain the deformation values.
Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Área Académica de Ingeniería Mecatrónica, 2020
Keywords: Diseño de prototipos; Prototype design; Medición; Impulsores; Compresión; Pruebas mecánicas; Diseño electromecánico; Sistemas mecánicos; Bombas; Measurement; Impellers; Compression; Mechanical tests; Electromechanical design; Mechanical systems; Pumps; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Engineering mechanics