Tecnología oculta a plena vista: bombas de gasolina

Pregúntele a alguien que no tenga conocimientos técnicos cómo funciona una señal de televisión o cómo funciona un teléfono celular, o incluso cómo funciona un interruptor de dos vías en la luz del pasillo, y probablemente obtendrá una mirada en blanco o una explicación tremendamente improbable. Pero hay algunas cosas tan comunes que ni siquiera los más conocedores de la tecnología nos molestamos en pensar. Una de estas cosas es la humilde bomba de gasolina.

Las bombas de gasolina están en todas partes y es una apuesta segura asumir que todos los que leen esto han usado una en algún momento, la mayoría de las veces de manera regular. ¿Pero qué está pasando realmente allí?

La mayor parte es bastante fácil de entender. Como su nombre lo indica, debe haber una bomba. Hay alguna forma de saber cuánto se bombea y cuánto cuesta y, hoy, alguna forma de cobrar el pago. ¿Pero qué pasa con el apagado automático? No se hace con ningún dispositivo electrónico sofisticado, ese mecanismo data de hace décadas. Además, estamos hablando de materiales altamente combustibles, tiene que haber algo más que un gran tanque de gasolina y una bomba. La seguridad es primordial y, por experiencia, no escuchamos que las estaciones de servicio exploten dos o tres veces al día, por lo que debe haber algunas características de seguridad bastante sólidas. Rindamos homenaje a esas silenciosas características de seguridad y exploremos los trucos del comercio de gasolina.

Muchas bombas de gasolina antiguas tenían bombas manuales, un gran tanque de vidrio en la parte superior y una manguera de sifón con llave de paso. Si quisiera, digamos, 5 galones, el asistente bombearía el gas del tanque subterráneo al gran tanque de vidrio que tenía marcas de medición. Una vez que contenía la cantidad requerida, la manguera entraría en el tanque de gasolina, el asistente abriría la llave de paso y la gravedad haría el resto.

Curiosamente, la bomba de gasolina es anterior al automóvil. Sylvanus Bowser vendió una bomba ya en 1885 para vender queroseno que la gente usaba en lámparas y estufas. En algunas partes del mundo, a una bomba de gasolina a veces se le llama bowser, aunque en los Estados Unidos ese término generalmente significa un camión de combustible para aviones.

Evidentemente, se trata de una solución sencilla, pero susceptible de mejora. Pero con la proliferación de estaciones de bombeo y microcontroladores dentro de décadas, los diseñadores tuvieron que hacer un trabajo electromecánico inteligente para crear una bomba funcional que pudiera ser utilizada sin habilidad o incluso por el propio cliente.

En el centro de todo esto se encuentran los grandes tanques subterráneos que contienen el gas. Los camiones pasan periódicamente y rellenan estos tanques. Hecho de la diversión. El camión Exxon y el camión Texaco obtienen su gasolina en el mismo lugar que el camión Shell. Ya sea en la terminal o en el punto de entrega, se mezclan con el gas aditivos especiales. Eso es lo que diferencia un gas del mismo octanaje de otras marcas.

Los camiones suelen tener algunos compartimentos diferentes. Uno para gasolina normal, otro para premium y otro para diésel. Algunos tienen más compartimentos. Sin embargo, no suele haber gas de calidad media. Cuando compra gasolina de grado medio, en realidad simplemente está mezclando gasolina regular y premium directamente en la bomba. Esto se logra con una válvula de mezcla. Se trata de dos válvulas conectadas de tal manera que cuando una está abierta, la otra se cierra en proporción para que el caudal total sea siempre igual al 100%. Por ejemplo, si una válvula está al 100%, la otra siempre está al 0%. Pero si gira la primera válvula al 60%, la segunda válvula estará al 40%. Esto permite la mezcla exacta de dos combustibles en un grado intermedio.

Los aditivos son muy importantes para los motores modernos. En 2004, a los fabricantes de automóviles les preocupaba que algunas gasolinas no tuvieran suficientes detergentes para prevenir eficazmente la acumulación de carbono. Con compresiones más altas, inyección directa y otras técnicas modernas de motor, esto es más importante que nunca. Formaron el estándar TOP TIER contra el cual los productores de gas podrían certificarse. AAA descubrió que el uso de gasolina TOP TIER producía menos depósitos en el motor que la gasolina estándar mínima. Por supuesto, las marcas que no son TOP TIER pueden ser iguales o mejores, simplemente no se prueban.

La parte más sorprendente de la bomba de gasolina es cómo de alguna manera sabe, incluso con tecnología antigua, que el tanque está lleno. El siguiente vídeo de [BrainStuff] muestra un buen diagrama. Hay un pequeño orificio cerca del extremo de la boquilla que tiene el otro extremo cerca de un diafragma flexible y un tubo Venturi.

El efecto Venturi provoca una caída de presión cuando se comprime un fluido en movimiento. Por ejemplo, si aprietas un tubo de goma por la mitad, todo lo que fluya a través del tubo tendrá una presión más baja que la parte comprimida del tubo.

Antes de salir de la boquilla, una parte estrecha del recorrido del combustible en el mango comprime el combustible, provocando una zona de menor presión después de este cuello de botella. El diafragma dentro del mango se expande porque la presión del aire ambiente (que ingresa a través del pequeño orificio del tubo de "seguridad" en la punta de la boquilla) es mayor que el área de combustible de baja presión creada por el efecto Venturi.

Cuando el nivel creciente de combustible bloquea el orificio en la punta, hace que la succión se detenga, el diafragma colapsa y la válvula de combustible se cierra con un fuerte clic. Nada de electrónica. Sólo un diafragma flexible, un tubo, un resorte y una inteligente disposición de todas las piezas.

Richard C. Corson ideó originalmente una versión del cierre automático en 1939 y recibió una patente en 1942. Había notado que los trabajadores tenían que llenar los barriles uno por uno para no llenarlos demasiado y se inspiró en el funcionamiento de un inodoro para inventa una válvula automática.

La gasolina es difícil de medir con precisión. Hay un diafragma que restringe el flujo a un ritmo conocido. El diafragma también se expande para disminuir la velocidad cuando se acerca al punto donde la bomba se apagará (por ejemplo, si pidió $10 en gasolina). La medición en sí suele ser un medidor de flujo de pistón de 4 tiempos que envía datos al controlador integrado. En los viejos tiempos, sólo accionaba los pequeños diales que mostraban el precio. Los caudalímetros de pistón son muy precisos. El siguiente vídeo de [Max Machinery] muestra cómo funcionan.

El gas tiene un coeficiente de expansión térmica a 20 °C más de 4 veces mayor que el del agua. Cuando se compra gasolina al por mayor, la cantidad suele compensarse con la temperatura y algunos países, como Canadá, también lo han hecho a nivel minorista.

La próxima vez que estés echando gasolina, tendrás algo en qué pensar. Hay mucha tecnología por ahí en la que alguien es experto, pero la mayoría de nosotros simplemente la damos por sentado. Tienes que admitir que probablemente haya mucho más de lo que hubieras pensado.

Si está interesado en el efecto Venturi, puede fabricar tubos Venturi impresos en 3D. Si pensó en usar la bomba de combustible de su viejo automóvil para enfriar su PC, quizás quiera pensarlo de nuevo.