Desarrollo de una válvula de bola controlada eléctricamente mediante fundición metálica con validación experimental en laboratorio

Abstract

El presente proyecto tuvo como objetivo desarrollar y validar una válvula de bola controlada eléctricamente, mediante la integración de procesos de diseño asistido por computadora (CAD), prototipado rápido mediante impresión 3D y fundición metálica, con el propósito de evaluar su desempeño en condiciones de laboratorio, enmarcado dentro de un nivel de madurez tecnológica TRL 4. La metodología empleada se basó en un enfoque cuantitativo de tipo experimental. Inicialmente, se diseñó el modelo tridimensional del sistema utilizando herramientas CAD, permitiendo definir con precisión la geometría y los componentes del dispositivo. Posteriormente, se fabricó un prototipo preliminar en material PLA mediante impresión 3D, con el fin de validar aspectos funcionales y de ensamblaje. Una vez verificada su viabilidad, se procedió a la fabricación de las piezas mediante fundición metálica, lo cual permitió mejorar la resistencia mecánica y la durabilidad del sistema. De manera complementaria, se implementó un sistema de control electroneumático basado en un actuador rotativo y una electroválvula, facilitando la operación remota de la válvula bajo una lógica ON/OFF. Como resultado, se obtuvo un prototipo funcional que evidenció una adecuada integración entre los subsistemas mecánico, neumático y eléctrico. Durante las pruebas, el sistema de control permitió accionar la válvula de forma estable, sin presentar fallas ni inconsistencias en su comportamiento. La validación experimental incluyó la variación de la presión de aire, determinando una presión mínima de activación de 25 PSI y un rango óptimo de operación entre 30 y 50 PSI. Asimismo, se registraron tiempos de respuesta promedio de 1.7 segundos en apertura y 1.6 segundos en cierre.En conclusión, el prototipo desarrollado cumple con los requerimientos de diseño, representando una solución viable para aplicaciones de control de flujo en laboratorio y una base sólida para futuras mejoras y escalamiento tecnológico.