Transcription
[Música] Buenos días, buenas tardes, buenas noches. Hoy vamos a estar hablando de bombas hidráulicas, compresores, válvulas y algunos conceptos de física aplicado a la mecánica. La idea de este video nació con la necesidad de explicar el funcionamiento de la hidrolavadora y buscando la forma más práctica, más didáctica de mostrar cómo es que el compresor o la bomba cumple su función, es que se me ocurrió diseñar este artilugio. Y una vez que terminé de de hacerlo, me di cuenta que podía aprovecharlo para explicar varios conceptos más que hacen a la neumática, a la hidráulica, incluso vamos a ver algo de motores explosión también. Así que aquí estamos, vamos a comenzar.
Para empezar, vamos a unificar terminología. Vamos a ver qué significan ciertas palabras, ciertos términos que vamos a estar usando, así como normalmente digo yo, hablamos todos el mismo idioma. ¿Qué es una bomba? ¿Qué es un compresor? ¿Y en qué se diferencia? Bueno, una bomba es un dispositivo para impulsar fluidos, para bombear fluidos. Fluidos son los líquidos y los gases. Y un compresor es un dispositivo para comprimir fluidos. ¿Qué significa comprimir? Comprimir es achicar. Por ejemplo, yo tengo esta esponja que tiene una determinada masa, un determinado volumen. Si yo la comprimo, estoy achicando su volumen, pero sigo teniendo la misma cantidad de esponja. La esponja que tengo es la misma, estoy comprimiendo la esponja, tengo la misma materia, la misma masa, la misma cantidad de materia, pero ocupando un espacio menor, ocupando un volumen menor. Eso es comprimir.
Otro ejemplo lo vamos a hacer con el aire que está dentro de nuestra jeringa. Si yo presiono, tapo la salida y presiono, el aire que está acá dentro lo estoy comprimiendo, pero sigo teniendo siempre la misma masa de aire. Tengo menos volumen, tengo mayor presión, ahora tengo otra densidad tiene este aire, pero adentro sigue estando el mismo aire. La prueba está que si yo suelto el émbolo, la jeringa vuelve a su lugar porque vuelve el aire a tomar su su ubicación. Ahí comprimo y ahí se vuelve a descomprimir. Eso entonces es comprimir.
Una hidrolavadora tiene una bomba de agua que está impulsando, que está bombeando el agua, pero también la está comprimiendo. O sea, que también podemos llamar compresor al equipo que tiene la bomba. Muchos dicen que el agua no es compresible, que no se puede comprimir, pero sí se puede comprimir el agua. Lo que pasa es que el índice de compresión es muy bajo. Para que se den una idea, si queremos comprimir un volumen de agua en un 4%, o sea, tenemos 100 litros de agua y queremos meter esa misma cantidad de agua en 96 litros, para lograr eso necesitamos aplicar una presión de 1000 bares. Con 1000 bares podemos achicar en un 4% el volumen de agua. Una hidrolavadora que está trabajando en los 120, 140 bares, está comprimiendo el agua en un 0,5%. Pero la está comprimiendo. Por este motivo le vamos a decir compresor a la bomba de la hidrolavadora. Y por otro lado, cuando la desarmamos, nos damos cuenta que su estructura se asemeja mucho más a un tradicional compresor de aire que a una tradicional bomba de agua.
Hay diferentes tipos de compresores, y estoy hablando en general, no me estoy limitando a los compresores de las hidrolavadoras, es una charla general de compresores. Vamos a hablar de válvulas, todo en general. Como les decía, hay distintos tipos de compresores, los hay tornillo, los hay rotativos, pero el que nosotros vamos a hablar es el más usado, el más tradicional, es el que se compone de pistón, cilindro y válvulas.
¿Qué es un pistón y un cilindro? Muchos ya lo saben, pero para reflejarlo, para el que no lo sepa, un pistón y un cilindro lo podemos representar haciendo una analogía con una jeringa, donde tenemos el émbolo de la jeringa que vendría a ser el pistón en un compresor, y las paredes de la jeringa por donde se desliza el pistón es el cilindro. Entonces, eso es un pistón y un cilindro.
¿Qué es una válvula? Bueno, válvula es un dispositivo para abrir o cerrar el paso de un fluido. Nuevamente, estamos hablando de válvulas en general. Hay dos tipos de válvulas, hay válvulas dependientes y válvulas autónomas. Válvulas dependientes son, por ejemplo, una canilla que está dependiendo de una persona que vaya y que la abre y la cierra. O sea, no una canilla por cuenta propia, no decide abrir o cerrarse, es una válvula dependiente. Otra válvula dependiente, por ejemplo, son las electroválvulas. Los lavarropas, los automotores, hay muchos equipos que tienen electroválvulas y son válvulas que abren o cierran en base a una corriente eléctrica. Se les aplica una corriente eléctrica, tiene una bobina con un campo magnético, abre, cierra el paso del fluido. Otras válvulas dependientes son las válvulas que están en los motores de explosión. Arriba del pistón tenemos válvulas que para abrir y cerrar necesitan de otro mecanismo, necesitan de levas, de botadores, de balancines, de basta, o en algunos casos, o sea, necesitan de otro dispositivo para poder abrir y cerrar.
Y después tenemos las válvulas autónomas. Válvulas autónomas encontramos, por ejemplo, en los termotanques en nuestras casas. Tiene una válvula que, en el caso que el termotanque se pase de temperatura, empieza a levantar mucha presión para no romper la cañería. Cuando llega un límite, la presión libera esa presión, escapa ese gas o esa agua, lo deja escapar y no reventamos la cañería. También tienen este tipo de válvulas, llamémosle válvula de escape, los radiadores de los automotores, o en la tapa del radiador, o en la tapa del tanque donde se carga el agua, tienen este sistema que si se pasa de temperatura, la presión sale por esa válvula y no rompe nada.
Para para graficarlo de alguna manera o explicarlo de una manera didáctica, tomé este cono, un cono de un papel de cocina, le puse una tapita. Y vamos a suponer que el fluido impulsa de este lado. O sea, esto lo tenemos conectado en el calefón con la cañería del calefón. Y normalmente esto tiene un resorte cerrando la tapita. Si la presión que tenemos de este lado, que el fluido está ejerciendo, supera la fuerza de este resorte, va a abrir la tapita y va a salir el fluido. O sea, que la válvula en forma autónoma va a decidir cuándo abrir y cuándo cerrar.
Otro tipo de válvula autónoma son las que dejan pasar el fluido en un solo sentido y en el otro no. También válvula antirretroceso se puede llamar. Y es tan simple como un conducto con una con un flap, con una tapita, que en el caso de que el líquido circule en este sentido, abre la tapa y puede salir, puede pasar. Y en el caso de que el líquido venga en este otro sentido, la tapa la cierra y no deja pasar más el agua. En algunos casos tiene un resorte acá, un resorte muy livianito, que solamente es para hacer volver a la tapa, pero no afecta la presión. En definitiva, entonces, es una válvula antirretorno, es una válvula que deja pasar el fluido en un solo sentido. Y este tipo de válvula es el que usan los compresores de las hidrolavadoras y los compresores en general de aire. Los compresores de las heladeras y los aires acondicionados, los compresores que hay en refrigeración, usan este tipo de válvula, es un flap que abre o cierra y deja pasar en un solo sentido, en el otro sentido no.
Bien, ahora que ya sabemos lo que es una válvula, un pistón y un cilindro, vamos a pasar a ver cómo es que funciona una bomba o un compresor. Para esto vamos a ir a nuestro artilugio, en donde tenemos una jeringa que es lo que va a ser de pistón y cilindro. Acá tenemos una eh T. Bueno, en este caso es una Y, pero cumple la función de una T, en donde tenemos una entrada y dos salidas, pero es simplemente eso, es un punto de unión de los conductos, no hay ninguna válvula en el interior. Después tenemos dos válvulas. Me voy a acercar para que se pueda ver mejor. Acá tenemos una válvula que la hice con un O-ring, con un anillo O-ring, un anillo de goma y una munición. Y esta válvula solamente me deja pasar el agua en este sentido, o sea, en sentido jeringa, pico de salida. O sea, el agua que sale de la jeringa puede ir al pico de salida, pero no puede retroceder, porque cuando intenta retroceder, la munición se apoya sobre la goma y no permite que pase ni agua ni aire. Entonces, esta me deja circular únicamente en este sentido, en sentido jeringa, pico de salida.
Acá tenemos la otra válvula. Esta es una válvula igual a la otra, diseñada de la misma manera, pero trabaja en sentido opuesto. Me deja que vaya agua desde el tanque a la jeringa, pero no deja que de la jeringa vaya al tanque. O sea, si el agua viene en este sentido o aire quiere ingresar para acá, la munición se apoya sobre el aro de goma y no deja pasar. Cuando intenta pasar en sentido opuesto, de desde abajo para arriba, la munición sube y deja que el agua circule.
Vamos a ver cómo es que funciona. En este momento, cuando el pistón retrocede, la válvula que tenemos en el pico está cerrada y se abre la válvula que está eh conectada con el caño de pesca. De esta manera, el agua que ingresa a la jeringa es toda proveniente del depósito, del caño, absorbida por el caño de pesca por la punta esta que tenemos en la manguera abajo. Cuando el pistón avanza, esta agua que está empujando, que está comprimiendo, no le queda otra que salir por el pico de salida, porque esta válvula abre y deja que el agua salga, pero esta otra no me deja que el agua retorne al tanque. De esta manera funcionan la mayoría de bombas, la mayoría de compresores que tienen pistón, cilindro y válvula.
De la misma manera funciona un inflador de bicicleta. Tenemos el cilindro que es el cuerpo del inflador, el pistón que es el cuerito, y después tenemos dos válvulas. Una válvula la tenemos en el cuero, que muchas veces el mismo cuero hace de válvula, porque cuando estamos tirando hacia atrás del inflador, el cuero se cierra y deja que el aire ingrese por ahí, y cuando comprimimos, el cuero se expande y no deja que el aire ingrese. Algunos infladores más elaborados tienen una válvula en el cuero que deja pasar el aire en un sentido y en el otro no. Y la otra válvula, algunos infladores la tienen en el pico de salida. Algunos infladores que van conectados directamente a la válvula de la bicicleta no tiene la válvula, porque la misma válvula de la bicicleta hace de válvula, la de escape. Pero es el funcionamiento es exactamente el mismo del inflador que esto que estuvimos viendo ahora acá, que un compresor de aire, que un compresor de hidrolavadora.
Les preparé una animación que simula lo que estuvimos haciendo hace unos instantes con con ese compresor casero. Acá también tenemos la jeringa, tenemos la válvula de entrada y la válvula de salida. Le podemos también llamar válvula de admisión y válvula de escape. Vamos a analizar cuadro por cuadro cómo es que se comporta. En el primer instante, cuando la jeringa empieza a retroceder, la válvula que está abajo, la válvula de admisión, se abre. Vemos como la munición se levanta y durante todo el transcurso del recorrido, la válvula se mantiene abierta para que se pueda llenar de líquido. Cuando llega al punto máximo inferior, o en este caso sería el punto máximo de retroceso del émbolo, las dos válvulas se cierran, porque ya no hay diferencia de presión para que siga abierta la válvula de admisión. Cuando el pistón empieza a avanzar, se abre la válvula de escape, dejando que todo el fluido de la jeringa salga por el pico, y de esta manera se completa todo un ciclo.
Cuando estamos trabajando con fluidos líquidos, cuando estamos con sistemas hidráulicos, nos podemos dar el lujo de que las válvulas estén lejos de la cabeza del pistón, de la cámara de compresión. Nosotros tenemos acá la válvula muy lejos, tenemos toda una manguera que nos lleva hasta la válvula, y esto lo podemos hacer cuando estamos con sistemas hidráulicos, pero no cuando estamos con sistemas neumáticos. Cuando estamos comprimiendo aire o estamos comprimiendo gases.
¿Por qué es que en un sistema neumático las válvulas tienen que estar pegadas a la cabeza del compresor y en un sistema hidráulico pueden estar más lejos? Para explicar esto, tenemos que volver a repasar el concepto de compresión. Para eso vamos a usar la jeringa. Esta jeringa tiene un resorte. Este resorte está solamente a los efectos que ustedes puedan ver la fuerza que yo estoy haciendo con sobre la jeringa. La única función del resorte es esa, para que ustedes puedan apreciar si yo estoy haciendo fuerza y qué fuerza estoy haciendo sobre la jeringa. En este caso, tengo la jeringa llena con aire. Voy a acercar para que lo vean mejor. Acá tengo la jeringa llena con aire y yo le voy a tapar el extremo de la jeringa. Ahí estoy tapando el extremo de la jeringa. Voy a empezar a comprimir. Van a ver como el aire se está comprimiendo, el émbolo está avanzando. El resorte, yo no lo no lo presiono del todo todavía, todavía tengo para apretar más, para hacer más fuerza. Se comprimió un montón el aire, y cuando suelto, el aire se expande nuevamente, vuelve a tomar su volumen y el pistón de la jeringa retrocede.
Vamos a ver qué es lo que pasa cuando le ponemos agua. Ahora estamos con la jeringa cargada con agua. Nuevamente le tapo el extremo y empiezo a comprimir. El resorte, fíjense en que estoy comprimiendo y el émbolo no se mueve para nada. El resorte lo estoy comprimiendo del todo, ahí estoy haciendo toda la fuerza que puedo y el émbolo no se mueve absolutamente para nada. Esto es porque el agua es muy poco comprimible, prácticamente no se puede comprimir. Nosotros ya sabemos por lo que expliqué anteriormente que el agua sí es comprimible o compresible, que es lo mismo, en un índice muy pequeño, tiene un índice de compresión muy chico, por eso es que prácticamente no lo podemos observar en esta jeringa.
Ahora que ya conocemos el concepto de compresión, vamos a pasar al artilugio, así intento explicarles el porqué de la necesidad o de la importancia de que las válvulas estén bien cerca de la cámara de compresión, bien cerca de la cabeza de cilindro en un sistema neumático. En todo compresor, en la mayoría de los casos, tenemos en la salida una presión que está ejerciendo en sentido contrario a la que está ejerciendo el compresor. Para simular esto, vamos a suponer que estamos con este compresor inflando una pelota. Le ponemos acá en el pico una pelota para que infle. En el momento que nosotros empezamos a comprimir, el aire se está comprimiendo el aire que está dentro del cilindro, pero también se está comprimiendo el aire que está dentro de todo el conducto de la manguera. Todo este volumen de aire que hay por la manguera se está comprimiendo y no va a pasar por la válvula. Se va a seguir comprimiendo, pero no va a pasar por la válvula hasta que la presión de este aire sea superior a la presión de la pelota. Si la pelota tiene más presión, la válvula va a estar cerrada, no va a dejar pasar el aire. Cuando la presión que tengamos en este cilindro, en este sistema, sea superior a la presión de la pelota, recién ahí va a poder abrir la válvula y recién ahí vamos a pasar un volumen de gas desde el sistema a la pelota.
Cuanto más volumen de aire tengamos entre la válvula y la cabeza del pistón, vamos a estar desperdiciando más compresión. De hecho, hasta se puede llegar al caso que desperdiciemos toda la compresión. Si la pelota ya tiene una cierta presión y yo, cuando llego al final del émbolo, no alcanzo a superar la presión que tiene la pelota, no voy a estar inflando nada. La pelota va a estar todo este aire comprimido en la manguera. Cuando retrocede el pistón, se va a descomprimir todo ese aire que hay en la manguera, todo ese aire que está en la manguera se va a descomprimir y me va a llenar nuevamente el cilindro de aire y otra vez a estar en un círculo vicioso, comprimiendo y descomprimiendo siempre el mismo aire que tengo acá en el sistema, que tengo en la manguera, y no estoy bombeando nada de gas a la pelota, nada de aire a la pelota.
Ahora, ¿qué pasaría si esta válvula estuviese pegada a la cabeza del cilindro? Y yo tengo la pelota acá. Si yo tengo la válvula bien cerca de la cámara de compresión, de la cabeza del pistón, cuando el pistón empieza a comprimir, también va a tener que empezar a levantar presión. Y este aire que se está comprimiendo se va a tener que comprimir hasta un punto, hasta que llegue a una presión que sea superior a la presión que tiene la pelota. Pero como este pistón va a seguir comprimiendo el aire y no hay, no hay desperdicio, no hay ningún lugar para que el aire se acumule, va a llegar a un punto en donde el pistón comprimió todo el aire y ya no tenga más espacio, y el aire forzosamente va a tener que pasar a la pelota. Y estamos, recuerden que estamos pasando todo un volumen de este tamaño hacia la pelota. Está bien, está comprimido, pero todo ese volumen está pasando a través de la válvula y me está inflando la pelota. Y al haber muy poco aire entre la válvula y la cabeza del pistón, cuando el pistón está en su punto máximo, cuando empiece a retroceder, no va a haber aire para desechar, porque la válvula lo cerró. Va a tener que sí o sí chupar aire de la válvula de admisión y de esa manera sí va a estar absorbiendo. Y cuanto más cerca estén las válvulas, más rendimiento va a tener este compresor.
En los automotores pasa algo parecido, no es lo mismo, pero sí es muy parecido en el concepto de no desperdiciar compresión, el concepto de que la cámara de compresión tiene que ser lo más chica posible, que la distancia entre las válvulas y el pistón tiene que ser la menor posible, para que cuando el pistón esté comprimiendo la mezcla aire-nafta o aire-gas que está comprimiendo y llega al punto máximo superior, cuando esté lo más cerca posible de la tapa cilindro, que el espacio que haya entre el pistón y las válvulas y la tapa de cilindro sea el menor posible. De esa manera, el fluido, la mezcla, va a estar lo más comprimida posible y de esa manera tenemos un mayor rendimiento. Por ese motivo es que a los autos le rebajan la tapa de cilindro para que la cámara de compresión sea más chica y de esa manera el auto tenga más compresión.
Bien, terminamos este video donde hablamos de bombas, de compresores, de válvulas, cómo es que funcionan de una manera bastante informal, como me gusta a mí, pero espero que haya sido práctico, que hayan aprendido algo nuevo. Si les gustó, por favor, no se olviden de presionar "Me gusta". Con esto ayudan mucho al crecimiento del canal. Eh, suscribirse. Si se suscriben, YouTube les va a avisar cuando yo suba nuevos videos. Y no me queda más que darle las gracias por haber llegado hasta el final del video y me despido como siempre con un fuerte apretón de manos. Hasta un próximo encuentro.
[Música] y