¿Para qué sirve un regulador?
Como todos los buceadores saben , a medida que descendemos en el seno del agua, la presión ambiente va aumentando a razón de aproximadamente 1 kg./cm2 por cada 10 mts. de profundidad. Por otro lado la musculatura de la caja torácica es capaz de bombear aire a nuestros pulmones venciendo sólo una mínima diferencia de presión entre nuestra boca y la ejercida por el medio sobre nuestros pulmones. Por tanto cuando nos sumergimos en el agua necesitamos algún “invento” que nos suministre aire ( o mezcla respiratoria), exactamente a la misma presión a la que se encuentra nuestro entorno ( presión que irá variando al variar de cota ).
Por otro lado este aire debe suministrarse en la cantidad ( caudal ) necesaria en cada situación de demanda ( ritmo respiratorio variable y volumen ventilado por los pulmones en cada ciclo respiratorio ) , que depende de las características fisiológicas del individuo y la situación en que se encuentre ( fatiga, estrés, temperatura,....). Este caudal debe suministrarse , lógicamente, con el mínimo esfuerzo.
Por si todo esto fuera poco, nuestro depósito de aire (botella) va variando su presión a medida que consumimos su contenido. El “invento” no debe acusar esa variación y mantener sus prestaciones durante toda la inmersión.
El invento en cuestión se llama “ regulador a demanda”, ya que el suministro de aire no es continuo sino que se produce cuando es solicitado por nuestra respiración.
Es importante antes de seguir adelante, aclarar conceptos como caudal y esfuerzo respiratorio ( a menudo muy mal utilizados ).
Cada vez que respiramos a un ritmo respiratorio determinado, nuestros pulmones ventilan el mismo volumen de aire, tanto si estamos en superficie como si estamos a 30 mts. de profundidad. Sin embargo en superficie ese volumen de aire se encuentra a 1 atm. de presión y a 30 mts. ese volumen de aire está a 4 atm. ( 1 atm. superficie + 3 atm. columna de 30 mts. de agua ) . Es decir estamos moviendo el mismo volumen pero cuatro veces más denso. A nuestro regulador le estamos solicitando cuatro veces más caudal . Por tanto el consumo será también cuatro veces mayor).
Otra cosa diferente es el esfuerzo (depresión ) que mis pulmones deben ejercer para mantener “ abiertas las válvulas del regulador” y conseguir esa cantidad de aire.
Este esfuerzo ha de ser lo más pequeño posible y se mide en “milibares” (mbar ) o lo que es equivalente “ cm. de columna de agua “ (cm.c.H2O). Será negativo durante la inhalación y positivo durante la exhalación.
Como hemos dicho antes el aire lo respiramos más denso a medida que descendemos. Por tanto cabría esperar que el esfuerzo necesario para respirar aumentase con la profundidad y así es. De hecho el esfuerzo necesario para exhalar el aire a través del regulador aumenta progresivamente con la profundidad. Sin embargo existen “truquitos” de ingeniería como el efecto Venturi ( que ya explicaremos) que hacen que , durante la inhalación, el regulador se pueda poner incluso más “ suave” , si está bien diseñado. Mantener ese “ efecto Venturi” controlado, sin que nos dé sobrepresión, a cualquier profundidad ya es otro cantar. Pero no corramos y vayamos paso a paso.
No hemos dicho en qué unidades se mide la cantidad de aire o caudal que solicitamos a un regulador. La unidad de medición son los litros / minuto. Ya explicaremos más adelante la diferencia de expresar este valor en “condiciones normales” o a una determinada presión.
Después de estas primeras explicaciones comprenderéis que se me pongan los pelos de punta cuando escucho en alguna tienda de buceo a alguien que después de ponerse el regulador en la boca afirma “este regulador da mucho caudal”.
Lo único que se puede afirmar es que ese regulador, en superficie y con el poco caudal solicitado tiene un esfuerzo de inhalación bajo y un comportamiento agradable.
Para poder hacer esas afirmaciones, hay que someter ese regulador a la profundidad de 50 ó 60 mts. (según norma EN250 o US NAVY standards ,respectivamente) y solicitarle un caudal muy superior al de uso normal.
Como es obvio para que esto sea objetivo, se deben realizar dichas pruebas con unos simuladores de respiración contenidos en cámaras hiperbáricas, que reproducen las condiciones extremas de funcionamiento, obteniendo mediciones de esfuerzos y gráficas especiales. Las condiciones de prueba y la interpretación de los resultados fueron establecidos primero por la US NAVY y recogidas por la norma Europea EN250.
Otro día hablaremos de estos aparatos y la interpretación de sus gráficas.
¿Cómo funciona un regulador?
En buceo deportivo se utilizan botellas cargadas a 200 atm. ( en equipos terrestres como los de los bomberos, se utilizan botellas a 300 atm.). El regulador nos va a reducir esa presión variable durante la inmersión (200 ? 0) a la presión ambiente. Sería prácticamente imposible conseguir unas prestaciones constantes y con la sensibilidad requerida en una sola reducción de presión. Por ello esta reducción de presión se hace en dos etapas. Incluso los antiguos reguladores “bitráquea” eran de dos etapas (salvo algún modelo muy arcaico). En ellos las dos etapas estaban construidas en un mismo cuerpo metálico comunicadas por un taladro. En los actuales reguladores las dos etapas están separadas y unidas por un latiguillo flexible.
1ª ETAPA Como todos los buceadores saben , esta parte del regulador se acopla al grifo de la botella, mediante el sistema de conexión INT o DIN ( ya analizaremos en otro apartado los tipos de conexiones, sus roscas y su razón de ser ).
Su misión es reducir la presión variable de la botella a una presión constante de 10 atm. por encima de la presión ambiente (observación importante ).
De forma muy esquemática consta de :
1º) Una válvula de alta presión, que abre y cierra el paso entre la cámara de alta (en contacto directo con la presión variable de la botella ) y la cámara de baja, que estará a 10 atm. por encima de la presión ambiente y que llega por el latiguillo hasta la válvula de baja presión situada en la 2ª etapa del regulador.
2º) Una membrana que se deforma o bien un pistón que se desplaza, empujando y abriendo la válvula de alta.
3º) Un muelle que nos permite regular la presión de baja, que de fábrica y después de las revisiones debe estar ajustado de forma que nos de las 10 atm. mencionadas.
FUNCIONAMIENTO Para facilitar la comprensión utilizaremos como ejemplo el mecanismo de membrana. Más adelante, cuando hablemos de los diferentes tipos ya explicaremos con detalle los sistemas de pistón.
Antes de abrir el grifo :
El muelle y la presión ambiente empujan y deforman la membrana que mantiene la válvula de alta, abierta ( todos los reguladores cuando no están conectados tienen la válvula de alta abierta). En estos momentos la válvula de baja (en la segunda etapa) está cerrada.
Abrimos el grifo :
El aire empieza a circular, la presión empieza a crecer pasando de la cámara de alta a la de baja a través de la válvula de alta. Esta presión comprime la membrana contra el muelle hasta que al llegar a 10 atm. la membrana deja de empujar la válvula de alta, permitiendo a ésta cerrar. En estos momentos ya no pasa más aire por la válvula por lo que la presión de la cámara de baja se mantiene constante.
El valor de 10 atm. depende de lo fuerte o flojo que tengamos ajustado el muelle. Si durante el ajuste comprimimos más este muelle, necesitaremos acumular más presión hasta permitir que cierre la válvula y la presión de la cámara de baja será mayor.
Durante el buceo :
A medida que consumimos aire, la presión en la cámara de baja deja de estar en equilibrio con la fuerza ejercida por el muelle y la presión ambiente transmitida por la membrana por lo que nuevamente el muelle empuja a la membrana que a su vez abre la válvula de alta, permitiendo el paso del aire de una cámara a otra hasta que se restablezca el equilibrio a 10 atm. Este ciclo se repite cada vez que respiramos o hinchamos el chaleco.
RESUMIENDO :
La 1ª etapa es una fuente de aire a una presión constante de 10 atm. por encima de la presión ambiente. Para que ello sea así es necesario que el agua penetre en la zona donde está el muelle. De esta forma la presión exterior del agua se suma a la fuerza del muelle . Dicho de otra forma, sea cual sea la profundidad a la que nos encontremos entre el interior y el exterior del latiguillo habrá siempre una diferencia de presión de 10 atm.
NOTA : Algún fabricante ajusta sus 1as etapas a 12 atm. pero lo normal es que ésta esté entre 9 y 10 atm.
2ª ETAPA Más adelante explicaremos los diferentes tipos de 2as etapas. Para facilitar la comprensión nos centraremos en el tipo “Down Stream”, que además constituye la mayoría de modelos existentes en el mercado.
Misión : Reducir la presión de baja de 10 atm. a la presión ambiente, dándonos más o menos aire en función del caudal solicitado.
De forma muy esquemática consta de :
1º) VALVULA DE BAJA.- Esta válvula cierra , empujada por un muelle , el paso del aire proviniente del latiguillo. Cuando está situada como en el esquema (en el lado de menor presión - por debajo de la corriente de aire ) se denomina del tipo Down Stream (de ahí su nombre). Este tipo de válvula , como se puede apreciar en el esquema, abriría automáticamente en caso de que la primera etapa suministrase una presión por encima de la deseada. Por tanto actúa también como válvula de seguridad.
2º)MEMBRANA DE DEPRESION.- Membrana de silicona muy delgada, con un disco en el centro (de metal o plástico) que se apoya sobre la palanca.
3º) PALANCA .- Horquilla de Inox, que al bascular , tira del eje de la válvula, abriendo el paso del aire.
4º) MEMBRANA DE EXHALACION .- Membrana de silicona que actúa de válvula antirretorno. Se abre al exterior cuando exhalamos y se cierra contra el cuerpo de la segunda etapa cuando inhalamos, impidiendo la entrada del agua durante esta operación.
FUNCIONAMIENTO
Cuando inhalamos a través del regulador producimos una diferencia de presión sobre la membrana de depresión que es empujada desde el exterior por el agua que entra por los orificios de la tapa de la 2ª etapa.
En su movimiento la membrana hace bascular la palanca que, por su otro extremo, tira de la válvula de baja, venciendo la fuerza del muelle. Así se abre el paso del aire que llena nuestra boca y los pulmones.
Cuando la presión en nuestros pulmones sea igual a la presión ambiente, la membrana estará en equilibrio con la presión exterior. En ese momento la palanca y la válvula han vuelto a su punto de reposo cerrando el paso del aire. Al solicitar más o menos caudal, los desplazamientos de la válvula serán mayores o menores respectivamente, antes de llegar al punto de equilibrio. El desplazamiento máximo de la válvula de baja limitará el caudal máximo que es capaz de dar el regulador.
Capitulo 2
En el Capítulo I hemos visto el funcionamiento básico de un regulador y hemos aclarado algunos conceptos como caudal y esfuerzo respiratorio.
En este capítulo comentaremos otros aspectos generales, como las diferentes cámaras de un regulador y la presión a la que trabajan, para acabar con una clasificación esquemática de los diferentes tipos y sistemas de reguladores. A partir de ahí iremos viendo en diversos capítulos la descripción y el funcionamiento detallado de cada uno de ellos.
¿Qué es la cámara de Alta?
Como ya hemos visto, la cámara de Alta es la zona de la 1ª Etapa que está en contacto permanente con la presión de la botella. La conexión exterior del manómetro comunica con esta cámara.
Físicamente está limitada por la conexión a la botella y por la válvula de alta presión.
Su funcionamiento ya se ha descrito anteriormente.
En ocasiones se escucha definir erróneamente a la primera etapa del regulador como cámara de Alta. Ahora ya sabemos que la primera etapa es un mecanismo en cuyo interior hay una zona en contacto permanente con la presión de la botella llamada CÁMARA DE ALTA y otra zona donde la presión ya está reducida a 10 atm. ( + presión ambiente) y que forma parte de lo que llamamos CÁMARA DE BAJA.
¿Qué es la cámara de Baja?
Ahora ya sabemos también que la cámara de Baja es la zona del regulador que se encuentra a la presión reducida de 10 atm. ( + la presión ambiente).
Por tanto estará limitada por la válvula de Alta y la membrana o pistón en cada caso.
Esta cámara se extiende por los latiguillos de Baja, es decir por el latiguillo de la segunda etapa hasta llegar a la válvula de Baja, donde haremos la última reducción de presión.
Pero también puede llegar por el latiguillo del chaleco hasta la válvula del “Vest Feeder”, o por el latiguillo del traje seco hasta llegar a la válvula situada en la zona pectoral de dichos trajes estancos.
CONEXIONES DE LA PRIMERA ETAPA.
Ahora ya podemos entender que las conexiones que salen de la primera etapa son de dos tipos :
a) De Alta Presión .-Comunica a través de un taladro con la cámara de Alta.
Está marcada con las letras “HP” ( High Pressure ).
Tipo de rosca : SAE 7/16 “
Número mínimo de conexiones : 1
Accesorios a conectar : - Manómetro de Alta o transductor de
computador de buceo con control del aire.
b) De Baja Presión .-Comunica con la cámara de Baja . Normalmente sin marcas
u ocasionalmente con las letras “LP” (Low Pressure).
Tipo de rosca SAE 3/8”.
Número mínimo de conexiones : 3.
Accesorios a conectar : Latiguillo de la 2ª etapa principal.
Latiguillo de la 2ª etapa auxiliar ( Octopus).
Latiguillo del chaleco.
Latiguillo del traje seco.
En las salidas de baja presión ( SAE 3/8” ) también se conectan el “manómetro de baja presión”.
Este instrumento es utilizado solamente por los fabricantes y los servicios técnicos durante la operación de ajuste y calibrado de la primera etapa. En esta operación se controla el valor y la oscilación de la presión reducida de baja.
En ciertas primeras etapas, alguna o la totalidad de las conexiones de Baja Presión están situadas en una torreta giratoria, que facilita la orientación de los accesorios conectados o incluso puede reducir la tensión que el latiguillo del regulador principal transmite a la boca del buceador.
Como podemos comprobar, el tipo de rosca utilizado para las conexiones de Alta y Baja presión son diferentes. El motivo es obvio : evitar la conexión accidental de un accesorio de Baja presión a una toma de Alta presión.
Hace ya mucho tiempo que esto es así, pero en los primeros reguladores los dos tipos de conexión tenían el mismo tipo de rosca (SAE 3/8”) . Era el técnico especializado quien realizaba la adecuada conexión. Posteriormente surgieron adaptadores que permitían combinar reguladores antiguos con manómetros de nueva generación. Pero todo esto es historia y el buceador deportivo actual debe utilizar sólo material normalizado y huir de inventos caseros.
¿Qué es la cámara de Presión Ambiente?
Como su nombre indica es la zona del regulador donde la presión ya está totalmente reducida al valor de la presión del entorno. Es el espacio de la 2ª etapa limitado por su carcasa, la membrana de depresión, la membrana de exhalación, la válvula de Baja y la boquilla del regulador.
Pero otra zona del regulador que se encuentra a la presión ambiente es la cámara de la primera etapa donde se encuentra el muelle principal. Esta cámara está inundada por el agua del entorno tanto en los mecanismos de pistón como en los de membrana. Este es el secreto por el cual la presión de Baja es siempre 10 atm + la presión ambiente ( 10 atm. debidas a la fuerza a la que se ha ajustado el muelle + la presión del ambiente que empuja también a la membrana o pistón en cada caso ).
Solamente se evita que el agua entre en esta zona montando un “ Kit de aguas frías” ( que ya explicaremos más adelante ) y que normalmente llena esta zona con grasa o aceite de silicona. Esta silicona fluida es la encargada de transmitir la presión del exterior.
En alguna revista he leido la afirmación “ poco afortunada” de que en los mecanismos de membrana, el agua no penetra en esta cámara del muelle principal. Repito esto sólo es cierto si utilizamos un kit de aguas frías, y entonces la afirmación es válida tanto para los mecanismos de pistón como los de membrana.
Para ser riguroso si que diré que han existido dos casos especiales en que la primera etapa trabajaba totalmente aislada del medio acuático sin utilizar el “ típico” kit de aguas frías :
1º) Los reguladores bitráquea donde la cámara del muelle principal de la primera etapa está en contacto directo con la cámara de presión ambiente (2ª etapa).
2º) Una patente de la firma americana Sherwood, en la que mediante una pequeña fuga de aire calibrada a través del pistón y una membrana especial antirretorno en el cuerpo exterior de la 1ª etapa, se mantenía “ seca “ y a “presión ambiente “ la cámara del muelle principal. Como inconveniente tenía la mencionada fuga contínua de aire ( la primera etapa emitía un pequeño burbujeo contínuo).
Pero estos dos casos los veremos mejor al final de este “curso” en el apéndice “ Reguladores Especiales”.
TIPOS DE REGULADORES Permitidme que haga aquí una clasificación un poco más amplia que la “típica” de pistón o membrana, aunque lógicamente, será en el análisis de los dos tipos de primeras etapas donde entremos en más detalles. El resto serán descritos en un Apéndice al final de este “curso”.
1.- BITRAQUEA .- Los primeros reguladores de buceo fueron de este tipo. Posteriormente su uso se restringió a fines militares y profesionales. Hoy en día está prácticamente en desuso.
Tenía ciertos inconvenientes pero también algunas ventajas como la emisión de las burbujas fuera del campo de visión y un excelente comportamiento en aguas frías, ya que como ya se ha explicado su primera etapa trabaja siempre “seca”. Cuando expliquemos los “kits para aguas frías” entenderemos este punto.
Los buceadores veteranos guardan un grato recuerdo de él, ya que cuando se le solicitaba un caudal bajo o moderado, el esfuerzo respiratorio era bajo y el suministro de aire agradable. Sin embargo al aumentar la demanda, el esfuerzo crece considerablemente debido a la propia pérdida de carga a través de las tráqueas coarrugadas y las dos membranas antirretorno de la boquilla. Todavía recuerdo la cara de sorpresa de muchos de estos “veteranos” cuando probábamos este tipo de reguladores en la estación hiperbárica de Nemrod en condiciones extremas de máxima demanda. Veremos su funcionamiento en el Apéndice “Reguladores Especiales”.
2.- REGULADORES DE DOS ETAPAS SEPARADAS
2.1.- PRIMERAS ETAPAS .- En el próximo capítulo veremos ampliamente los cuatro tipos, sus ventajas e inconvenientes. Explicaremos claramente qué es un sistema compensado e intentaremos romper ciertos tópicos.
2.2.- SEGUNDAS ETAPAS
TIP VALVE .- Este tipo de 2ª etapa, tiene una válvula de Baja que en lugar de desplazarse longitudinalmente, bascula sobre su asiento al actuar la membrana sobre un perno unido a ella. Su funcionamiento será descrito también en el Apéndice “Reguladores Especiales”.
Este mecanismo también se utilizó en los primeros reguladores de buceo. Son reguladores con un esfuerzo respiratorio muy bajo, pero con un caudal muy limitado. Por dicho motivo ya no se usan en equipos de buceo y su utilización se limita a equipos terrestres, donde los requerimientos de caudal son inferiores.
DOWN STREAM .- Es el tipo de 2ª etapa que hemos utilizado para describir el funcionamiento de un regulador. El 99% de los reguladores de buceo son de este tipo.
Dedicaremos un apartado entero para hablar de este tipo de segundas etapas y sus variantes (con mando de regulación, mando para variar el efecto Venturi, Válvulas balanceadas neumáticamente, etc...). SISTEMAS SERVO.-
El resto de segundas etapas que se utilizan hoy en día en buceo y que no pertenecen al sistema Down Stream son de este tipo.
Quizás la firma que tradicionalmente más utiliza este sistema es la marca Poseidon, pero también es utilizado por Oceanic en su modelo Omega. Su principio de funcionamiento lo explicaremos con detalle en el Apéndice “Reguladores Especiales”.Son reguladores de esfuerzo respiratorio medio pero con un gran caudal. Por dicho motivo se hicieron populares entre buceadores de gran profundidad ( coraleros, comercial divers, etc...) y para algunos instructores eran un signo de prestigio. Hoy en día existen varios reguladores del tipo Down Stream, capaces de dar ese caudal y a un esfuerzo de inhalación menor (Reguladores clasificados “A” Type por la NEDU de la US Navy). Sin embargo este tipo de regulador sigue manteniendo esa aureola de prestigio.
Una característica común de este tipo de segundas etapas es que permite diseños muy reducidos, ya que la membrana de depresión puede ser más pequeña que en un sistema Down Stream convencional. Un inconveniente importante es que el mecanismo es más delicado, sobre todo para ser utilizado en el medio marino y por tanto requiere mayor mantenimiento y por personal más especializado.
Capitulo 3
PRIMERAS ETAPAS
1.- PRIMERAS ETAPAS NO COMPENSADAS
1.1.- PRIMERA ETAPA DE MEMBRANA NO COMPENSADA En el primer capítulo explicamos el principio de funcionamiento de un regulador completo. Para ello utilizamos como ejemplo una primera etapa de membrana no compensada, por lo que no repetiremos nuevamente la explicación, si bien volveremos a representar los esquemas de funcionamiento a modo de recordatorio.
1.2.- PRIMERA ETAPA DE PISTÓN NO COMPENSADO
En este tipo de mecanismo, el pistón que tiene una forma parecida a una seta, integra en una misma pieza el equivalente a la válvula y el equivalente a la membrana del mecanismo anterior.
Componentes principales:
1.- PISTÓN .- Es una pieza cilíndrica con dos diámetros claramente diferenciados. El de mayor diámetro es la parte que cumple las funciones de “membrana” ( que se desplaza en lugar de deformarse) y sobre la que actúa la presión media reducida para vencer la fuerza del muelle y la presión exterior ambiente.
El diámetro menor aloja, en su extremo opuesto, el asiento de válvula de alta, encargado de cerrar el paso del aire procedente de la botella. Existe un taladro central y un pequeño orificio transversal que comunica las cámaras representadas en el esquema. 2.- MUELLE .- Este muelle ejerce una fuerza sobre el pistón que se suma a la presión ambiente del agua que lo rodea, desplazando el pistón y su asiento de válvula, del orificio de entrada del aire desde la botella.
A medida que se acumule la presión reducida de baja en el otro lado del pistón, éste vencerá dichas fuerzas y, desplazándose, permitirá a su otro extremo (Asiento de válvula) cerrar el paso del aire desde la botella.
Funcionamiento:
1º Antes de abrir el grifo
Al igual que en los mecanismos de membrana, antes de conectar el regulador a la grifería y antes de abrir el mando de la misma, la válvula de alta se encuentra abierta ya que, en este caso, el muelle empuja el pistón separando su asiento de alta del orificio de entrada de aire dese la botella.
2º Al abrir el grifo
El aire procedente de la botella empieza a circular por la primera cámara pasando a través del orificio transversal y el orificio longitudinal, hasta llegar al otro extremo del pistón. Allí, y a medida que incrementa el valor de su presión, va venciendo la fuerza que desde el otro lado ejercen el muelle y la presión ambiente del agua, desplazándose hasta conseguir que su asiento de válvula corte el paso del aire procedente de la botella.
Cuanto mayor sea la fuerza ejercida por el muelle, mayor deberá ser la presión de baja acumulada antes de que se alcance el equilibrio y se cierre la válvula.
En las primeras etapas de pistón (sobre todo en los no compensados) no suele haber mecanismo de reglaje, que nos permita variar desde el exterior la tensión del muelle, por lo que la fuerza que éste ejerce, viene predeterminada de fábrica por las características del mismo y la compresión que sufre en su ubicación de montaje.
3º Durante el consumo de aire
Cada vez que solicitamos aire desde la segunda etapa, chaleco o traje seco, rompemos el equilibrio de fuerzas, la presión de baja desciende y el muelle (y la presión ambiente del agua) empujan el pistón permitiendo a la válvula de alta (otro extremo del pistón) abrir el paso del aire desde la botella. Cuando la presión de baja alcance el valor de equilibrio (presión de baja determinada) el pistón y su válvula volverán a cerrar el paso del aire.
Este ciclo se irá repitiendo durante toda la inmersión.
POR QUÉ ESTOS DOS SISTEMAS QUE HEMOS EXPLICADO HASTA AHORA SE DICE QUE SON “NO COMPENSADOS”?
Volvamos al ejemplo del mecanismo de membrana. Ya sabemos que cuando la válvula cierra, el mecanismo alcanza el punto de equilibrio. En este punto la presión de Alta está ejerciendo una fuerza que empuja la válvula hacia el orificio de cierre. Por otro lado la presión de baja empuja la membrana permitiendo esta operación. Como podemos ver en el esquema siguiente, en los mecanismos de membrana estas dos fuerzas actúan en el mismo sentido.
Por tanto, cuanto mayor sea la presión de alta (HP) menos fuerza ha de ejercer la presión de baja (LP) para llegar al equilibrio. Dicho de otro modo, cuando la botella está totalmente cargada, el punto de equilibrio lo conseguimos con una presión de baja menor. A medida que consumimos aire de la botella y la presión de alta (HP) disminuye, la presión de baja (LP) debe ir aumentando para conseguir el equilibrio con la fuerza del muelle y la presión ambiente del agua. Es decir la presión de baja (LP), que suministramos a nuestra segunda etapa, va variando al variar la presión de la botella. POR ESTO DECIMOS QUE EL MECANISMO ES “ NO COMPENSADO”. La variación en este tipo de primeras etapas suele ir de 7,5 bar. a 11 bar.
Esto explica por qué un regulador con primera etapa de membrana NO COMPENSADA, si está mal ajustado, puede dar flujo continuo al final de la inmersión.
¿PERO QUÉ OCURRE CON LOS MECANISMOS DE PISTÓN? Las primeras etapas de pistón NO COMPENSADO también suministran una presión de baja (LP) variable en función de la presión existente en la botella (HP). Pero en este caso la variación se produce en sentido contrario al mecanismo de membrana. Es decir al inicio de la inmersión la primera etapa suministra a la segunda etapa un presión de baja (LP) mayor y va disminuyendo a medida que consumimos aire de la botella. Esto explica por qué los reguladores con primera etapa de pistón no compensado se van “endureciendo” a medida que consumimos el aire de la botella.
Todo esto debe tenerse en cuenta a la hora de hacer los reglajes de los reguladores. La segunda etapa debe ajustarse para la presión LP máxima que nos suministrará la primera etapa si no queremos, en algún momento tener flujo continuo.
Pero volvamos a nuestra primera etapa de pistón y veamos por qué NO ESTÁ COMPENSADO
Como podemos apreciar en el esquema, cuando el pistón cierra y se alcanza el equilibrio, la presión de alta ejerce una fuerza sobre el asiento de válvula que intenta abrir el paso del aire. Esta fuerza se compensa por la acción en sentido contrario de la fuerza que la presión de baja (LP) ejerce sobre el pistón. Por lo tanto es obvio que cuanto mayor sea la presión en la botella, mayor presión de baja (LP) se tendrá que acumular para contrarrestarla. Dicho de otro modo, cuanto mayor sea la presión en la botella, mayor presión de baja (LP) suministrará la primera etapa a la segunda.
Nuevamente tenemos un mecanismo NO COMPENSADO, ya que la presión de baja (LP) depende de la presión variable de la botella (HP). A diferencia del mecanismo de membrana, la descompensación es en sentido contrario.
2.- PRIMERAS ETAPAS COMPENSADAS
Es evidente que nos interesa que la presión de Baja (LP) que llega a la segunda etapa sea constante durante toda la inmersión, independientemente de la presión (HP) que va disminuyendo en la botella. Eso es precisamente lo que consiguen los mecanismos COMPENSADOS (de Pistón y de Membrana).
¿Pero cómo lo conseguimos?
MUY SENCILLO => HAY QUE CONSEGUIR QUE LA PRESIÓN DE ALTA (HP), QUE ES VARIABLE, NO EJERZA NINGUNA FUERZA SOBRE LA VÁLVULA DE ALTA (MEMBRANA) O SOBRE EL ASIENTO DE ALTA (PISTÓN). Lo que hacemos, en realidad, es que las fuerzas que actúan sobre dicha válvula sean de sentido contrario y se anulen.
Pero antes de ver la aplicación de esta solución sobre los mecanismos de pistón y membrana, veamos un esquema simplificado que nos ayudará a comprender mejor lo que acabo de explicar.
Cuando en el interior de la cámara del dibujo bombeamos aire a presión, el cilindro se desplaza, y la fuerza que debemos ejercer para frenarlo, dependerá de la presión ejercida.
Sin embargo, en el siguiente esquema la situación ha cambiado:
Siempre que los dos orificios de la cámara tengan el mismo diámetro, las fuerzas que actúan sobre el cilindro se anulan.
¡¡¡ EUREKA!!! Esto es precisamente lo que debemos hacer con nuestra válvula de alta presión. Paciencia, paciencia, ahora lo veremos.
2.1.- PRIMERA ETAPA DE MEMBRANA COMPENSADA
Fijaos qué hemos hecho. Hemos aislado el eje de la válvula de la zona de alta presión. Si este eje tiene el mismo diámetro que el orificio que cierra el paso del aire, cuando esto ocurra, sobre la válvula no se ejercerá ninguna fuerza resultante al variar la presión de la botella.
El mecanismo estará compensado y la presión de baja (LP) siempre será 10 atm. (si se ha ajustado a ese valor el muelle principal) + la presión ambiente del agua, durante toda la inmersión. Para compensar completamente el mecanismo, la válvula está taladrada longitudinalmente para permitir que la presión de baja (LP) también esté compensada sobre la válvula en los dos sentidos.
2.2.- PRIMERA ETAPA DE PISTÓN COMPENSADO
Como veis la disposición es diferente en el mecanismo de pistón compensado. La conexión a la botella no está dispuesta longitudinalmente, sino perpendicular al eje de la primera etapa. El asiento de válvula ya no forma parte del pistón, sino que está fijado al cuerpo de la primera etapa. El pistón abre y cierra el paso del aire sobre este asiento.
El extremo del pistón, que cierra sobre este asiento, tiene un perfil muy afilado, de forma que el diámetro de cierre sea igual al diámetro exterior del pistón que tapona el otro orificio de la cámara de alta.
De esta manera aunque varía la presión de alta en la botella, ésta no ejerce ninguna fuerza sobre el mecanismo y la presión de baja se mantiene constante. Es algo muy parecido al esquema simplificado que explicamos anteriormente.
Si bien los mecanismos de pistón, en general, no permiten variar el reglaje de la presión de baja (LP) => (el muelle está en el centro y no en un extremo como en los de membrana ), algunas primeras etapas de PISTÓN COMPENSADO, permiten un pequeño ajuste, en las operaciones de mantenimiento, desplazando la posición del asiento de válvula.
Otra característica común a todas las primeras etapas de PISTÓN COMPENSADO es la disposición de todas las conexiones de baja (LP) en una torreta giratoria. En los mecanismos de MEMBRANA COMPENSADA, solo algunos modelos disponen de torreta giratoria.
2.3.- CONCLUSIÓN
¿ PISTÓN O MEMBRANA ?
Desde el punto de vista constructivo, las primeras etapas de pistón son más simples que las de membrana. Y como hemos podido ver el PISTÓN NO COMPENSADO tiene un mecanismo más sencillo que el de un chupete. Por dicho motivo es el más utilizado en los reguladores básicos o aquellos destinados a alquiler en centros de buceo, pues son económicos y de bajo mantenimiento.
Las primeras etapas de MEMBRANA NO COMPENSADAS no son tan sencillas por lo que la selección natural las ha eliminado del mercado, aunque muchos de los primeros reguladores fueron de este tipo.
De entre los mecanismos COMPENSADOS el de PISTÓN también es más sencillo y de más fácil mantenimiento, aunque en muchos casos no es posible ajustar el reglaje de la presión de baja (LP).
Sin utilizar “KIT DE AGUAS FRÍAS” las primeras etapas de pistón son más susceptibles a la congelación, si son utilizadas en aguas a baja temperatura.
Las primeras etapas de MEMBRANA COMPENSADAS poseen el mecanismo más complejo. Permiten ajustar con precisión la presión de baja (LP) durante las operaciones de mantenimiento. Son menos susceptibles a la suciedad del agua y a las incrustaciones que los mecanismos de pistón, aunque este punto no limita a ninguno de los dos mecanismos si se respetan las revisiones anuales recomendadas.
Cuando hablemos de los “KIT DE AGUAS FRÍAS” veremos que éstos son más fáciles de aplicar y más efectivos en las primeras etapas de membrana.
Sobre la ventaja de un sistema respecto a otro se han vertido ríos de tinta. Sin embargo los dos sistemas son perfectamente válidos. De hecho muchos fabricantes tienen los dos sistemas coexistiendo en sus catálogos. Lo que hace buena o no una primera etapa es la precisión con la que se han diseñado, fabricado y montado sus componentes. Aunque no es el motivo de este curso entrar en detalles excesivamente técnicos, diremos a modo de ejemplo, que un mal acabado en el asiento de la válvula de alta, o una falta de precisión en su perpendicularidad, o un radio de mecanizado demasiado grande, pueden provocar una caída de la presión suministrada a la segunda etapa (drop pressure) respecto a la de reglaje , que se traduciría en un caudal inferior al teórico, respecto a otro regulador sin ese defecto.
Esta precisión y calidad de los materiales es necesaria tanto en las primeras etapas de pistón como en las de membrana. Todos estos detalles son muy difíciles de apreciar por el buceador aficionado. Por tanto la mejor garantía es creer en las marcas prestigiosamente reconocidas y desconfiar de las gangas. El regulador es, seguramente, la parte más “seria” de nuestro equipo y vale la pena dedicarle una atención especial.