Cómo funcionan las bombas de gas

Repostar en la bomba es un ritual constante y algo molesto para los conductores. Justin Sullivan / Getty Images

Tus vacaciones acaban de comenzar y estás conduciendo hacia las montañas, la playa o algún otro lugar con el que has estado soñando durante meses. Está listo para partir, pero antes de poder recorrer más de unas pocas millas, debe dirigirse a la salida más cercana; ya es hora de comprar gasolina. Con los precios de la gasolina tan volátiles como lo han sido en los últimos años, no es probable que esta sea su parte favorita del viaje. Incluso existe la posibilidad de que el impacto de la pegatina en la bomba lo lleve a omitir la cena elegante de esa noche y, en su lugar, se detenga para una comida rápida. Desafortunadamente, en un mundo que depende de los automóviles para el transporte básico, bombear y comprar gasolina es un mal necesario, al menos por el momento..

Durante todos esos viajes a la bomba, ¿se ha detenido alguna vez a preguntarse dónde está el gas en el dispensador de estación de servicio ¿De dónde viene o cómo llega del dispensador al tanque de gasolina de su automóvil? El proceso no es difícil de entender, pero las compañías de gas se han tomado muchas molestias para ocultar los detalles. Bombear gasolina puede parecer una simple cuestión de levantar una bomba, presionar algunos botones y, a veces, pasar una tarjeta de crédito a través de un lector o agitar una varilla de crédito en un detector. Sin embargo, lo que sucede dentro del dispensador de gas es un poco más complicado que eso..

Ya conoce el ejercicio: deslice su tarjeta de crédito, dígale al dispensador qué tipo de gas desea y comience a bombear. Cuando su tanque esté lleno, pague el combustible, vuelva a sentarse en el asiento del conductor y diríjase a la carretera abierta. Pero esa simple descripción plantea más preguntas de las que responde. ¿Cómo llega el gas al coche? ¿Cómo sabe la bomba cuándo dejar de bombear? ¿Cómo mezcla la mezcla exacta de gas que desea el cliente? ¿Y qué sucede si accidentalmente se va con la bomba de gasolina aún conectada a su automóvil? Sigue leyendo para descubrirlo.

Contenido

1. Los tanques de almacenamiento de gasolina
2. La válvula de retención
3. El medidor de flujo
4. La válvula de mezcla
5. El apagado automático

La gasolina que se vende en las estaciones de servicio se almacena bajo tierra en tanques enterrados. Cada uno contiene varios miles de galones de gasolina. Hay al menos dos de estos tanques por estación y cada tanque generalmente contiene un grado diferente de gas. Tener los tanques de gasolina bajo tierra presenta un problema obvio: si la gasolina debe llegar a un dispensador (y al tanque de gasolina de su automóvil) ubicado sobre el suelo, debe desafiar la gravedad para llegar allí, como una cascada que fluye cuesta arriba. Pero mover el gas desde su escondite subterráneo hasta el nivel de la calle no es tan difícil como podría pensar.

La mayoría de las estaciones de servicio hacen el trabajo usando uno de dos tipos de bomba: una bomba sumergible o una bomba de succión:

• UNA bomba sumergible, como su nombre lo indica, está sumergido debajo de la superficie del líquido, donde utiliza un dispositivo similar a una hélice llamado impulso para mover el combustible hacia arriba. Las aspas inclinadas del impulsor giratorio empujan el agua de la misma manera que las aspas de un ventilador eléctrico empujan el aire.
• UNA bomba de succión mueve el gas utilizando el principio de presión desigual. Se inserta una tubería en el agua. Un motor por encima del nivel de líquido elimina suficiente aire de la tubería para disminuir la presión de aire por encima de la gasolina. El motor continúa eliminando aire hasta que la presión del aire sobre la gasolina es menor que la presión del aire que empuja hacia abajo el gas fuera de la tubería. El peso del aire circundante fuerza al gas dentro de la tubería hacia arriba incluso cuando la gravedad intenta empujarlo hacia abajo. Cuando la presión de aire dentro de la tubería es lo suficientemente baja, el gas simplemente sube al dispensador sobre el suelo.

La principal ventaja de una bomba sumergible sobre una bomba de succión es que el impulsor puede empujar el agua a distancias verticales más largas. Sin embargo, debido a que los tanques de gasolina en la mayoría de las estaciones de servicio están ubicados solo unos pocos pies por debajo del dispensador, una bomba de succión suele ser más que adecuada para la tarea en cuestión. Sin embargo, hay más en este proceso, y lo exploraremos más en la página siguiente..

Gracias

Un agradecimiento especial a C.R. Newlin de Franklin Fueling y Mike Hardin de Dresser Wayne por su invaluable ayuda con este artículo..

La ruta que toma el gas desde los tanques hasta el dispensador sobre el suelo no es terriblemente complicada, aunque puede tomar algunos giros y vueltas menores. Cuando se completa el bombeo y se apaga el motor de la bomba, el gas dentro de la tubería no simplemente vuelve a caer en el tanque. En cambio, se mantiene dentro de la tubería por un la válvula de retención. La válvula de retención, que se encuentra sobre el gas dentro de la tubería, crea un sello hermético sobre el fluido. Aunque la parte inferior de la tubería permanece abierta, la presión de vacío creada por la válvula de retención mantiene el gas en su lugar. Este es un proceso conocido como manteniendo el mejor.

El uso de una válvula de retención para retener el gas dentro de la tubería evita el desgaste innecesario de la bomba de succión y asegura que quede un suministro de gas en la tubería para que el próximo cliente no tenga que esperar a que se extraiga todo el camino desde el tanque. Puede que no parezca gran cosa, pero el proceso puede tardar de 10 a 15 segundos. Eso no es una espera muy larga de ninguna manera, pero puede ser una eternidad cuando estás esperando que se bombee gas..

La energía que impulsa las bombas generalmente proviene de la misma red eléctrica que alimenta las luces y los electrodomésticos en su hogar, aunque algunos estados requieren que las estaciones de servicio mantengan una fuente de energía de respaldo en caso de falla de energía..

Ahora que la gasolina está en camino al automóvil y es hora de que el cliente comience a bombear, ¿cómo sabe el surtidor cuánta gasolina ha bombeado el cliente? Teniendo en cuenta la volatilidad de los precios de la gasolina en estos días, eso puede ser lo único que le puede importar al cliente. Descubra la clave de este misterio en la página siguiente.

Válvula de retención de bricolaje

Puede ver el principio de la válvula de retención en acción insertando una pajita verticalmente en un vaso de agua para que el agua fluya hacia arriba en la pajita. Una vez que la pajita esté parcialmente sumergida, coloque la punta de su dedo sobre la pajita, formando un sello hermético, y luego levante la pajita fuera del agua. El agua permanecerá dentro de la pajita, incluso después de que la pajilla se haya retirado por completo del vaso, y solo fluirá hacia afuera cuando suelte el dedo. En efecto, su dedo ha estado sirviendo como válvula de retención en la pajita..

¿Sabes cuánta gasolina estás bombeando en este momento? Imágenes de Scott Olson / Getty

Como conductor, su objetivo principal en la bomba es llenar el tanque para que pueda volver a poner su automóvil en la carretera. Sin embargo, el objetivo del propietario de la estación de servicio y de la empresa que suministra el gas es saber cuánta gasolina ha bombeado para que puedan cobrarle adecuadamente. Ahí es donde entra el medidor de flujo.

A medida que la gasolina sube al dispensador, pasa a través de un válvula de control de flujo que regula la velocidad de flujo de la gasolina. Lo hace a través de un diafragma de plástico que se aprieta cada vez más en la tubería a medida que aumenta el flujo de gas, dejando siempre el espacio suficiente para que pase la cantidad adecuada de gasolina. Si ha configurado una cantidad predeterminada de gas para bombear, el flujo de gas se ralentizará a medida que se acerque al límite..

Esta tubería también contiene el medidor de corriente, que es una cámara de hierro fundido o aluminio que contiene una serie de engranajes o un rotor simple que marca las unidades de gas a medida que pasan. La información sobre el flujo de gas se transmite a una computadora ubicada en el dispensador, que muestra la cantidad medida de gas en décimas de galón. A medida que cambia la temperatura del gas, en días particularmente cálidos y fríos, por ejemplo, la densidad del gas puede cambiar, provocando un error en la cantidad de fluido medida por el medidor de flujo. La computadora compensa este error teniendo en cuenta la temperatura del gas, ya que registra el flujo y ajusta el precio en consecuencia..

El desgaste del medidor puede degradar su precisión con el tiempo, por lo que es necesario realizar inspecciones periódicas. Por lo general, los inspectores usarán un contenedor de cierto volumen, bombearán gas en él y compararán la cantidad en el contenedor con la cantidad medida en el dispensador. Si las cantidades no coinciden, será necesario volver a calibrar el medidor de flujo y posiblemente restaurarlo o reemplazarlo. Aunque las regulaciones para la calibración de bombas provienen del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), las inspecciones reales se realizan localmente, generalmente por el Departamento de Pesas y Medidas de un estado..

Ahora que el gas fluye y se ha medido la cantidad de flujo, solo queda un paso: hacer que el gas entre en el automóvil del cliente. Pero ese es un proceso más complicado de lo que podría pensar. Por ejemplo, ¿qué pasa si el cliente no sabe cuándo dejar de bombear? ¿Se empapará él o ella en una erupción potencialmente letal de combustible fuera de control? Averigüemos en la página siguiente..

Una de las primeras cosas que un cliente notará en la bomba es la variedad de opciones que se ofrecen. En la mayoría de los casos, un dispensador ofrecerá varios grados de gas, a veces hasta cinco, cada uno con un octanaje diferente. El índice de octanaje deseado generalmente se elige simplemente presionando un botón. ¿Significa esto que hay cinco tanques subterráneos diferentes que se alimentan de ese dispensador, cada uno de los cuales ofrece un grado de gas diferente? Ese no suele ser el caso. De hecho, el dispensador puede producir tantos grados como desee con tan solo dos tanques subterráneos, siempre que un tanque contenga el grado más alto de octanaje disponible en esa estación y el otro contenga el más bajo. Los grados se mezclan en el surtidor, no muy diferente de la forma en que se mezcla la ginebra y el vermú para hacer un martini, produciendo una especie de cóctel de octanaje. La proporción precisa en la que se mezclan los grados determina el octanaje del gas que ingresa al tanque del cliente..

Esta hazaña de coctelería de bombas de gas es realizada por algo llamado válvula de mezcla. Esta válvula tiene entradas que constan de dos grados de gasolina, cada uno de diferentes tanques. Una única barrera móvil llamada zapato está conectado a ambos de tal manera que se puede mover a través de las entradas con un solo trinquete motorizado. Cuando el trinquete abre una válvula, cierra la otra válvula en proporción precisa pero opuesta. Esto significa que cuando una válvula está, por ejemplo, abierta al 90 por ciento, la otra válvula está abierta al 10 por ciento, creando una mezcla que consta del 90 por ciento de un octanaje y el 10 por ciento del otro. Al mover el trinquete hacia adelante y hacia atrás, la válvula de mezcla puede producir cualquier octanaje de gas, desde los grados más altos hasta los más bajos almacenados en los tanques, y todos los octanos intermedios..

Sigue leyendo para descubrir cómo el dispensador se asegura de que no desbordes la capacidad de gasolina de tu tanque..

Medidas de seguridad

A medida que el cliente bombea la mezcla de gasolina de su elección en el tanque de gasolina del automóvil, puede ocurrir cualquier cantidad de accidentes, la mayoría de ellos atribuibles a errores humanos..

Por ejemplo, la ceniza caliente de un cigarrillo encendido podría incendiar la gasolina, razón por la cual fumar cerca de un dispensador de gasolina es ilegal en la mayoría de las jurisdicciones. Dejar el motor del automóvil en marcha mientras se bombea gasolina no es ilegal, pero eso no significa que sea una buena idea: incluso un mal funcionamiento menor del motor podría generar chispas o una breve explosión de llama que podría encender el gas. Las chispas de la electricidad estática también pueden representar un peligro, por lo que debe tocar el bastidor del automóvil antes de operar la bomba para descargar cualquier acumulación de estática. Tampoco espere dentro del automóvil en un día frío mientras se bombea el gas: el solo hecho de deslizarse por el asiento del automóvil podría generar una carga estática comparable a la generada al caminar sobre una alfombra de felpa.

Si un cliente distraído se marcha con la boquilla aún insertada en el tanque, la manguera está diseñada para romperse en dos pedazos. Uno se queda con el coche y el otro con el dispensador. Las válvulas de retención en ambos lados del punto de ruptura evitan que el combustible se escape por cualquiera de las mitades.

Cuando el cliente quita la manija de la bomba de su lugar en el costado del dispensador, esta acción activa un interruptor que inicia la operación del dispensador. (En algunos casos, el interruptor está accionado por resorte y se activa automáticamente; en otros, el cliente debe levantar una pequeña palanca manualmente para comenzar el proceso). En ese momento, el cliente simplemente inserta la boquilla en el tanque de gasolina del automóvil y tira de la palanca . Detener el flujo de gas es tan simple: el cliente solo necesita soltar la palanca para cortar el flujo de combustible.

Pero, ¿qué pasa si el tanque se llena inesperadamente hasta el borde y la gasolina amenaza con desbordarse? Como sabe cualquiera que haya operado una bomba de gasolina, la bomba se apagará automáticamente. Pero, ¿cómo sabe la bomba cuándo dejar de bombear??

A medida que aumenta el nivel de gas en el tanque, la distancia entre la boquilla dispensadora y el combustible se reduce. Una pipa pequeña llamada venturi corre junto a la boquilla de gas. Cuando el extremo del tubo venturi se sumerge en el gas ascendente, ahoga la presión de aire que mantiene abierta la manija de la boquilla y cierra el flujo de gas. Desafortunadamente, este apagado a veces puede ocurrir antes de que el tanque esté lleno, ya que el gas que fluye rápidamente retrocede en su camino hacia el tanque. Esto puede hacer que la manija del gas se abra antes de que se complete el bombeo, lo que hace que el cliente molesto apriete la manija nuevamente y se arriesgue a que se desborde. Hacer una pausa breve permitirá que el gas continúe en el tanque y que la boquilla de la bomba comience a verter gas nuevamente.

Para obtener más información sobre el combustible y la eficiencia del combustible, consulte los enlaces de la página siguiente..

La interfaz de usuario

Esta es la parte de la bomba de gasolina que ha evolucionado más visiblemente a lo largo de los años. Hasta hace unas décadas, las ruedas giratorias con números marcaban la cantidad de galones y el precio de la gasolina mientras funcionaba la bomba. En la década de 1970, comenzaron a aparecer pantallas LCD brillantes en forma de pantallas de siete segmentos. (Los segmentos de la pantalla podrían iluminarse con una computadora para formar varios números y, en ocasiones, letras del alfabeto.) Estas interfaces de usuario relativamente simples están siendo reemplazadas gradualmente por pantallas de video de computadora completas, muchas de las cuales ejecutan variaciones en sistemas operativos como Microsoft Windows. Estas pantallas pueden ofrecer información, mostrar la cantidad de gas que se vende e incluso publicar anuncios y mantener conversaciones sencillas con clientes divertidos..

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Fuentes

• C.R. Newlin. Entrevista personal. Realizado el 22/6/2008.
• Mike Hardin. Entrevista por correo electrónico. Realizado el 23/06/2008.
• División Wayne, Industrias Dresser. "Cómo funcionan los sistemas de dispensación de gasolina". N. ° de pieza 920061 Rev A. Septiembre de 1995.