reguladores de buceo

7/31/2019 Reguladores de buceo

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REGULADORES

El autorCaptulo ICaptulo II

Captulo IIICaptulo IV/1Captulo IV/2

REGULADORES: ndice

http://hamgate.upc.es/fediea/ea3ciw/sub/regulador/index.html [27/02/2003 21:43:02]
http://hamgate.upc.es/fediea/ea3ciw/sub/index.html


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REGULADORES

Capitulo I

Para qu sirve un regulador?

Como todos los buceadores saben , a medida que descendemos en el seno del agua, la presinambiente va aumentando a razn de aproximadamente 1 kg./cm2 por cada 10 mts. de profundidad.Por otro lado la musculatura de la caja torcica es capaz de bombear aire a nuestros pulmonesvenciendo slo una mnima diferencia de presin entre nuestra boca y la ejercida por el medio sobre

nuestros pulmones. Por tanto cuando nos sumergimos en el agua necesitamos algn invento quenos suministre aire ( o mezcla respiratoria), exactamente a la misma presin a la que se encuentranuestro entorno ( presin que ir variando al variar de cota ).Por otro lado este aire debe suministrarse en la cantidad ( caudal ) necesaria en cada situacin dedemanda ( ritmo respiratorio variable y volumen ventilado por los pulmones en cada ciclorespiratorio ) , que depende de las caractersticas fisiolgicas del individuo y la situacin en que seencuentre ( fatiga, estrs, temperatura,....). Este caudal debe suministrarse , lgicamente, con elmnimo esfuerzo.Por si todo esto fuera poco, nuestro depsito de aire (botella) va variando su presin a medida queconsumimos su contenido. El invento no debe acusar esa variacin y mantener sus prestacionesdurante toda la inmersin.El invento en cuestin se llama regulador a demanda, ya que el suministro de aire no es continuosino que se produce cuando es solicitado por nuestra respiracin.

Es importante antes de seguir adelante, aclarar conceptos como caudal y esfuerzo respiratorio ( amenudo muy mal utilizados ).Cada vez que respiramos a un ritmo respiratorio determinado, nuestros pulmones ventilan el mismovolumen de aire, tanto si estamos en superficie como si estamos a 30 mts. de profundidad. Sinembargo en superficie ese volumen de aire se encuentra a 1 atm. de presin y a 30 mts. ese volumende aire est a 4 atm. ( 1 atm. superficie + 3 atm. columna de 30 mts. de agua ) . Es decir estamos moviendo elmismo volumen pero cuatro veces ms denso. A nuestro regulador le estamos solicitando cuatroveces ms caudal . Por tanto el consumo ser tambin cuatro veces mayor).Otra cosa diferente es el esfuerzo (depresin ) que mis pulmones deben ejercer para mantener abiertas las vlvulas del regulador y conseguir esa cantidad de aire.Este esfuerzo ha de ser lo ms pequeo posible y se mide en milibares (mbar ) o lo que esequivalente cm. de columna de agua (cm.c.H2O). Ser negativo durante la inhalacin y positivodurante la exhalacin.Como hemos dicho antes el aire lo respiramos ms denso a medida que descendemos. Por tantocabra esperar que el esfuerzo necesario para respirar aumentase con la profundidad y as es. De

hecho el esfuerzo necesario para exhalar el aire a travs del regulador aumenta progresivamente conla profundidad. Sin embargo existen truquitos de ingeniera como el efecto Venturi ( que yaexplicaremos) que hacen que , durante la inhalacin, el regulador se pueda poner incluso ms suave , si est bien diseado. Mantener ese efecto Venturi controlado, sin que nos d

REGULADORES: captulo 1

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sobrepresin, a cualquier profundidad ya es otro cantar. Pero no corramos y vayamos paso a paso.No hemos dicho en qu unidades se mide la cantidad de aire o caudal que solicitamos a un regulador.La unidad de medicin son los litros / minuto. Ya explicaremos ms adelante la diferencia deexpresar este valor en condiciones normales o a una determinada presin.Despus de estas primeras explicaciones comprenderis que se me pongan los pelos de punta cuandoescucho en alguna tienda de buceo a alguien que despus de ponerse el regulador en la boca afirmaeste regulador da mucho caudal.Lo nico que se puede afirmar es que ese regulador, en superficie y con el poco caudal solicitado

tiene un esfuerzo de inhalacin bajo y un comportamiento agradable.Para poder hacer esas afirmaciones, hay que someter ese regulador a la profundidad de 50 60 mts.(segn norma EN250 o US NAVY standards ,respectivamente) y solicitarle un caudal muy superioral de uso normal.Como es obvio para que esto sea objetivo, se deben realizar dichas pruebas con unos simuladores derespiracin contenidos en cmaras hiperbricas, que reproducen las condiciones extremas defuncionamiento, obteniendo mediciones de esfuerzos y grficas especiales. Las condiciones deprueba y la interpretacin de los resultados fueron establecidos primero por la US NAVY y recogidaspor la norma Europea EN250.

Otro da hablaremos de estos aparatos y la interpretacin de sus grficas.

Cmo funciona un regulador?

En buceo deportivo se utilizan botellas cargadas a 200 atm. ( en equipos terrestres como los de losbomberos, se utilizan botellas a 300 atm.). El regulador nos va a reducir esa presin variable durantela inmersin (200 ? 0) a la presin ambiente. Sera prcticamente imposible conseguir unasprestaciones constantes y con la sensibilidad requerida en una sola reduccin de presin. Por ello estareduccin de presin se hace en dos etapas. Incluso los antiguos reguladores bitrquea eran de dos

etapas (salvo algn modelo muy arcaico). En ellos las dos etapas estaban construidas en un mismocuerpo metlico comunicadas por un taladro. En los actuales reguladores las dos etapas estnseparadas y unidas por un latiguillo flexible.

1 ETAPA

Como todos los buceadores saben , esta parte del regulador se acopla al grifo de la botella, medianteel sistema de conexin INT o DIN ( ya analizaremos en otro apartado los tipos de conexiones, susroscas y su razn de ser ).

Su misin es reducir la presin variable de la botella a una presin constante de 10 atm. por encimade la presin ambiente (observacin importante ).De forma muy esquemtica consta de :

1) Una vlvula de alta presin, que abre y cierra el paso entre lacmara de alta (en contacto directocon la presin variable de la botella ) y lacmara de baja, que estar a 10 atm. por encima de lapresin ambiente y que llega por el latiguillo hasta la vlvula de baja presin situada en la 2 etapadel regulador.

2) Una membrana que se deforma o bien un pistn que se desplaza, empujando y abriendo la vlvulade alta.

3) Un muelle que nos permite regular la presin de baja, que de fbrica y despus de las revisionesdebe estar ajustado de forma que nos de las 10 atm. mencionadas.




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FUNCIONAMIENTO

Para facilitar la comprensin utilizaremos como ejemplo el mecanismo de membrana. Ms adelante,cuando hablemos de los diferentes tipos ya explicaremos con detalle los sistemas de pistn.

Antes de abrir el grifo :El muelle y la presin ambiente empujan y deforman la membrana que mantiene la vlvula de alta,abierta ( todos los reguladores cuando no estn conectados tienen la vlvula de alta abierta). En estosmomentos la vlvula de baja (en la segunda etapa) est cerrada.

Abrimos el grifo :El aire empieza a circular, la presin empieza a crecer pasando de la cmara de alta a la de baja atravs de la vlvula de alta. Esta presin comprime la membrana contra el muelle hasta que al llegar a10 atm. la membrana deja de empujar la vlvula de alta, permitiendo a sta cerrar. En estosmomentos ya no pasa ms aire por la vlvula por lo que la presin de la cmara de baja se mantiene

constante.El valor de 10 atm. depende de lo fuerte o flojo que tengamos ajustado el muelle. Si durante el ajustecomprimimos ms este muelle, necesitaremos acumular ms presin hasta permitir que cierre lavlvula y la presin de la cmara de baja ser mayor.

Durante el buceo :A medida que consumimos aire, la presin en la cmara de baja deja de estar en equilibrio con lafuerza ejercida por el muelle y la presin ambiente transmitida por la membrana por lo quenuevamente el muelle empuja a la membrana que a su vez abre la vlvula de alta, permitiendo el paso

del aire de una cmara a otra hasta que se restablezca el equilibrio a 10 atm. Este ciclo se repite cadavez que respiramos o hinchamos el chaleco.




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RESUMIENDO :

La 1 etapa es una fuente de aire a una presin constante de 10 atm. por encima de la presinambiente. Para que ello sea as es necesario que el agua penetre en la zona donde est el muelle. Deesta forma la presin exterior del agua se suma a la fuerza del muelle . Dicho de otra forma, sea cualsea la profundidad a la que nos encontremos entre el interior y el exterior del latiguillo habr siempreuna diferencia de presin de 10 atm.NOTA : Algn fabricante ajusta sus 1as etapas a 12 atm. pero lo normal es que sta est entre 9 y 10

atm.

2 ETAPA

Ms adelante explicaremos los diferentes tipos de 2as etapas. Para facilitar la comprensin noscentraremos en el tipo Down Stream, que adems constituye la mayora de modelos existentes enel mercado.

Misin : Reducir la presin de baja de 10 atm. a la presin ambiente, dndonos ms o menos aire enfuncin del caudal solicitado.

De forma muy esquemtica consta de :

1) VALVULA DE BAJA.- Esta vlvula cierra , empujada por un muelle , el paso del aireproviniente del latiguillo. Cuando est situada como en el esquema (en el lado de menor presin - pordebajo de la corriente de aire ) se denomina del tipo Down Stream (de ah su nombre). Este tipo devlvula , como se puede apreciar en el esquema, abrira automticamente en caso de que la primeraetapa suministrase una presin por encima de la deseada. Por tanto acta tambin como vlvula deseguridad.

2)MEMBRANA DE DEPRESION.- Membrana de silicona muy delgada, con un disco en el centro




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(de metal o plstico) que se apoya sobre la palanca.

3) PALANCA .- Horquilla de Inox, que al bascular , tira del eje de la vlvula, abriendo el paso delaire.

4) MEMBRANA DE EXHALACION .- Membrana de silicona que acta de vlvula antirretorno.Se abre al exterior cuando exhalamos y se cierra contra el cuerpo de la segunda etapa cuandoinhalamos, impidiendo la entrada del agua durante esta operacin.

FUNCIONAMIENTO

Cuando inhalamos a travs del regulador producimos una diferencia de presin sobre la membrana dedepresin que es empujada desde el exterior por el agua que entra por los orificios de la tapa de la 2etapa.

En su movimiento la membrana hace bascular la palanca que, por su otro extremo, tira de la vlvulade baja, venciendo la fuerza del muelle. As se abre el paso del aire que llena nuestra boca y lospulmones.

Cuando la presin en nuestros pulmones sea igual a la presin ambiente, la membrana estar enequilibrio con la presin exterior. En ese momento la palanca y la vlvula han vuelto a su punto dereposo cerrando el paso del aire.

Al solicitar ms o menos caudal, los desplazamientos de la vlvula sern mayores o menoresrespectivamente, antes de llegar al punto de equilibrio. El desplazamiento mximo de la vlvula debaja limitar el caudal mximo que es capaz de dar el regulador.




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REGULADORES

Capitulo IIEn el Captulo I hemos visto el funcionamiento bsico de un regulador y hemos aclarado algunos

conceptos como caudal y esfuerzo respiratorio.En este captulo comentaremos otros aspectos generales, como las diferentes cmaras de un

regulador y la presin a la que trabajan, para acabar con una clasificacin esquemtica de losdiferentes tipos y sistemas de reguladores. A partir de ah iremos viendo en diversos captulos ladescripcin y el funcionamiento detallado de cada uno de ellos.

Qu es la cmara de Alta?

Como ya hemos visto, la cmara de Alta es la zona de la 1 Etapa que est en contacto permanentecon la presin de la botella. La conexin exterior del manmetro comunica con esta cmara.

Fsicamente est limitada por la conexin a la botella y por la vlvula de alta presin.




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Su funcionamiento ya se ha descrito anteriormente.

En ocasiones se escucha definir errneamente a la primera etapa del regulador como cmara de Alta.Ahora ya sabemos que la primera etapa es un mecanismo en cuyo interior hay una zona en contactopermanente con la presin de la botella llamada CMARA DE ALTA y otra zona donde la presin yaest reducida a 10 atm. ( + presin ambiente) y que forma parte de lo que llamamos CMARA DEBAJA.

Qu es la cmara de Baja?

Ahora ya sabemos tambin que la cmara de Baja es la zona del regulador que se encuentra a lapresin reducida de 10 atm. ( + la presin ambiente).

Por tanto estar limitada por la vlvula de Alta y la membrana o pistn en cada caso.

Esta cmara se extiende por los latiguillos de Baja, es decir por el latiguillo de la segunda etapa hastallegar a la vlvula de Baja, donde haremos la ltima reduccin de presin.

Pero tambin puede llegar por el latiguillo del chaleco hasta la vlvula del Vest Feeder, o por ellatiguillo del traje seco hasta llegar a la vlvula 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 Presin .-Comunica a travs de un taladro con la cmara de Alta.Est marcada con las letras HP ( High Pressure ).Tipo de rosca : SAE 7/16

Nmero mnimo de conexiones : 1Accesorios a conectar : - Manmetro de Alta o transductor decomputador de buceo con control del aire.

b) De Baja Presin .-Comunica con la cmara de Baja . Normalmente sin marcasu ocasionalmente con las letras LP (Low Pressure).Tipo de rosca SAE 3/8.Nmero mnimo de conexiones : 3.Accesorios a conectar : Latiguillo de la 2 etapa principal.

Latiguillo de la 2 etapa auxiliar ( Octopus).

Latiguillo del chaleco.Latiguillo del traje seco.

En las salidas de baja presin ( SAE 3/8 ) tambin se conectan el manmetro de baja presin.Este instrumento es utilizado solamente por los fabricantes y los servicios tcnicos durante laoperacin de ajuste y calibrado de la primera etapa. En esta operacin se controla el valor y laoscilacin de la presin reducida de baja.

En ciertas primeras etapas, alguna o la totalidad de las conexiones de Baja Presin estn situadas enuna torreta giratoria, que facilita la orientacin de los accesorios conectados o incluso puede reducirla tensin 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 presin sondiferentes. El motivo es obvio : evitar la conexin accidental de un accesorio de Baja presin a unatoma de Alta presin.




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Hace ya mucho tiempo que esto es as, pero en los primeros reguladores los dos tipos de conexintenan el mismo tipo de rosca (SAE 3/8) . Era el tcnico especializado quien realizaba la adecuadaconexin. Posteriormente surgieron adaptadores que permitan combinar reguladores antiguos conmanmetros de nueva generacin. Pero todo esto es historia y el buceador deportivo actual debeutilizar slo material normalizado y huir de inventos caseros.

Qu es la cmara de Presin Ambiente?

Como su nombre indica es la zona del regulador donde la presin ya est totalmente reducida al valorde la presin del entorno. Es el espacio de la 2 etapa limitado por su carcasa, la membrana dedepresin, la membrana de exhalacin, la vlvula de Baja y la boquilla del regulador.

Pero otra zona del regulador que se encuentra a la presin ambiente es la cmara de la primera etapadonde se encuentra el muelle principal. Esta cmara est inundada por el agua del entorno tanto enlos mecanismos de pistn como en los de membrana. Este es el secreto por el cual la presin de Bajaes siempre 10 atm + la presin ambiente ( 10 atm. debidas a la fuerza a la que se ha ajustado elmuelle + la presin del ambiente que empuja tambin a la membrana o pistn en cada caso ).

Solamente se evita que el agua entre en esta zona montando un Kit de aguas fras ( que yaexplicaremos ms adelante ) y que normalmente llena esta zona con grasa o aceite de silicona. Estasilicona fluida es la encargada de transmitir la presin del exterior.

En alguna revista he leido la afirmacin poco afortunada de que en los mecanismos de membrana,el agua no penetra en esta cmara del muelle principal. Repito esto slo es cierto si utilizamos un kitde aguas fras, y entonces la afirmacin es vlida tanto para los mecanismos de pistn como los demembrana.

Para ser riguroso si que dir que han existido dos casos especiales en que la primera etapa trabajabatotalmente aislada del medio acutico sin utilizar el tpico kit de aguas fras :

1) Los reguladores bitrquea donde la cmara del muelle principal de la primera etapa est encontacto directo con la cmara de presin ambiente (2 etapa).

2) Una patente de la firma americana Sherwood, en la que mediante una pequea fuga de airecalibrada a travs del pistn y una membrana especial antirretorno en el cuerpo exterior de la 1 etapa,se mantena seca y a presin ambiente la cmara del muelle principal. Como inconvenientetena la mencionada fuga contnua de aire ( la primera etapa emita un pequeo burbujeo contnuo).

Pero estos dos casos los veremos mejor al final de este curso en el apndice ReguladoresEspeciales.

TIPOS DE REGULADORES

Permitidme que haga aqu una clasificacin un poco ms amplia que la tpica de pistn omembrana, aunque lgicamente, ser en el anlisis de los dos tipos de primeras etapas dondeentremos en ms detalles. El resto sern descritos en un Apndice al final de este curso.




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1.- BITRAQUEA .- Los primeros reguladores de buceo fueron de este tipo. Posteriormente suuso se restringi a fines militares y profesionales. Hoy en da est prcticamente en desuso.Tena ciertos inconvenientes pero tambin algunas ventajas como la emisin de las burbujas fuera del

campo de visin y un excelente comportamiento en aguas fras, ya que como ya se ha explicado suprimera etapa trabaja siempre seca. Cuando expliquemos los kits para aguas fras entenderemos

este punto.Los buceadores veteranos guardan un grato recuerdo de l, ya que cuando se le solicitaba un caudal

bajo o moderado, el esfuerzo respiratorio era bajo y el suministro de aire agradable. Sin embargo alaumentar la demanda, el esfuerzo crece considerablemente debido a la propia prdida de carga a




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travs de las trqueas coarrugadas y las dos membranas antirretorno de la boquilla. Todava recuerdola cara de sorpresa de muchos de estos veteranos cuando probbamos este tipo de reguladores en laestacin hiperbrica de Nemrod en condiciones extremas de mxima demanda. Veremos sufuncionamiento en el Apndice Reguladores Especiales.

2.- REGULADORES DE DOS ETAPAS SEPARADAS

2.1.- PRIMERAS ETAPAS .- En el prximo captulo veremos ampliamente los cuatro tipos, susventajas e inconvenientes. Explicaremos claramente qu es un sistema compensado e intentaremosromper ciertos tpicos.

2.2.- SEGUNDAS ETAPAS

TIP VALVE .- Este tipo de 2 etapa, tiene una vlvula de Baja que en lugar de desplazarselongitudinalmente, bascula sobre su asiento al actuar la membrana sobre un perno unido a ella. Sufuncionamiento ser descrito tambin en el Apndice Reguladores Especiales.Este mecanismo tambin se utiliz 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 enequipos de buceo y su utilizacin se limita a equipos terrestres, donde los requerimientos de caudalson inferiores.

DOWN STREAM .- Es el tipo de 2 etapa que hemos utilizado para describir el funcionamiento deun 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 regulacin, mando para variar el efecto Venturi, Vlvulas balanceadas neumticamente,etc...).

SISTEMAS SERVO.-

El resto de segundas etapas que se utilizan hoy en da en buceo y que no pertenecen al sistema DownStream son de este tipo.Quizs la firma que tradicionalmente ms utiliza este sistema es la marca Poseidon, pero tambin es

utilizado por Oceanic en su modelo Omega. Su principio de funcionamiento lo explicaremos condetalle en el Apndice Reguladores Especiales.Son reguladores de esfuerzo respiratorio mediopero con un gran caudal. Por dicho motivo se hicieron populares entre buceadores de granprofundidad ( coraleros, comercial divers, etc...) y para algunos instructores eran un signo deprestigio. Hoy en da existen varios reguladores del tipo Down Stream, capaces de dar ese caudal y aun esfuerzo de inhalacin 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 caracterstica comn de este tipo de segundas etapas es que permite diseos muy reducidos, yaque la membrana de depresin puede ser ms pequea que en un sistema Down Stream convencional.Un inconveniente importante es que el mecanismo es ms delicado, sobre todo para ser utilizado en elmedio marino y por tanto requiere mayor mantenimiento y por personal ms especializado.




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Si habis soportado mi paliza hasta este punto : Felicidades !!!!.Relajaos y haced alguna Inmersin.

En el prximo captulo entraremos de lleno a analizar los diferentes tipos de primeras etapas yentenderemos de verdad, qu es un sistema compensado.




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REGULADORES




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Capitulo III

PRIMERAS ETAPAS

1.- PRIMERAS ETAPAS NO COMPENSADAS

1.1.- PRIMERA ETAPA DE MEMBRANA NO COMPENSADAEn el primer captulo explicamos el principio de funcionamiento de un regulador completo. Para

ello utilizamos como ejemplo una primera etapa de membrana no compensada, por lo que norepetiremos nuevamente la explicacin, si bien volveremos a representar los esquemas defuncionamiento a modo de recordatorio.




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1.2.- PRIMERA ETAPA DE PISTN NO COMPENSADO

En este tipo de mecanismo, el pistn que tiene una forma parecida a una seta, integra en una mismapieza el equivalente a la vlvula y el equivalente a la membrana del mecanismo anterior.

Componentes principales:

1.- PISTN .- Es una pieza cilndrica con dos dimetros claramente diferenciados. El de mayordimetro es la parte que cumple las funciones de membrana ( que se desplaza en lugar dedeformarse) y sobre la que acta la presin media reducida para vencer la fuerza del muelle y lapresin exterior ambiente.El dimetro menor aloja, en su extremo opuesto, el asiento de vlvula de alta, encargado de cerrar el

paso del aire procedente de la botella. Existe un taladro central y un pequeo orificio transversal quecomunica las cmaras representadas en el esquema.

2.- MUELLE .- Este muelle ejerce una fuerza sobre el pistn que se suma a la presin ambiente delagua que lo rodea, desplazando el pistn y su asiento de vlvula, del orificio de entrada del aire

desde la botella.A medida que se acumule la presin reducida de baja en el otro lado del pistn, ste vencer dichas

fuerzas y, desplazndose, permitir a su otro extremo (Asiento de vlvula) cerrar el paso del airedesde la botella.




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Funcionamiento:

1 Antes de abrir el grifoAl igual que en los mecanismos de membrana, antes de conectar el regulador a la grifera y antes de

abrir el mando de la misma, la vlvula de alta se encuentra abierta ya que, en este caso, el muelle

empuja el pistn separando su asiento de alta del orificio de entrada de aire dese la botella.

2 Al abrir el grifoEl aire procedente de la botella empieza a circular por la primera cmara pasando a travs del

orificio transversal y el orificio longitudinal, hasta llegar al otro extremo del pistn. All, y a medidaque incrementa el valor de su presin, va venciendo la fuerza que desde el otro lado ejercen elmuelle y la presin ambiente del agua, desplazndose hasta conseguir que su asiento de vlvula corteel paso del aire procedente de la botella.Cuanto mayor sea la fuerza ejercida por el muelle, mayor deber ser la presin de baja acumulada

antes de que se alcance el equilibrio y se cierre la vlvula.En las primeras etapas de pistn (sobre todo en los no compensados) no suele haber mecanismo de

reglaje, que nos permita variar desde el exterior la tensin del muelle, por lo que la fuerza que steejerce, viene predeterminada de fbrica por las caractersticas del mismo y la compresin que sufreen su ubicacin de montaje.

3 Durante el consumo de aireCada vez que solicitamos aire desde la segunda etapa, chaleco o traje seco, rompemos el equilibrio

de fuerzas, la presin de baja desciende y el muelle (y la presin ambiente del agua) empujan elpistn permitiendo a la vlvula de alta (otro extremo del pistn) abrir el paso del aire desde la

botella. Cuando la presin de baja alcance el valor de equilibrio (presin de baja determinada) elpistn y su vlvula volvern a cerrar el paso del aire.Este ciclo se ir repitiendo durante toda la inmersin.




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POR QU ESTOS DOS SISTEMAS QUE HEMOS EXPLICADOHASTA AHORA SE DICE QUE SON NO COMPENSADOS?

Volvamos al ejemplo del mecanismo de membrana.

Ya sabemos que cuando la vlvula cierra, el mecanismo alcanza el punto de equilibrio. En estepunto la presin de Alta est ejerciendo una fuerza que empuja la vlvula hacia el orificio de cierre.Por otro lado la presin de baja empuja la membrana permitiendo esta operacin. Como podemos veren el esquema siguiente, en los mecanismos de membrana estas dos fuerzas actan en el mismosentido.




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Por tanto, cuanto mayor sea la presin de alta (HP) menos fuerza ha de ejercer la presin de baja(LP) para llegar al equilibrio. Dicho de otro modo, cuando la botella est totalmente cargada, elpunto de equilibrio lo conseguimos con una presin de baja menor. A medida que consumimos airede la botella y la presin de alta (HP) disminuye, la presin de baja (LP) debe ir aumentando paraconseguir el equilibrio con la fuerza del muelle y la presin ambiente del agua. Es decir la presinde baja (LP), que suministramos a nuestra segunda etapa, va variando al variar la presin de labotella. POR ESTO DECIMOS QUE EL MECANISMO ES NO COMPENSADO. La variacinen este tipo de primeras etapas suele ir de 7,5 bar. a 11 bar.




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Esto explica por qu un regulador con primera etapa de membrana NO COMPENSADA, si estmal ajustado, puede dar flujo continuo al final de la inmersin.

PERO QU OCURRE CON LOS MECANISMOS DE PISTN?

Las primeras etapas de pistn NO COMPENSADO tambin suministran una presin de baja (LP)variable en funcin de la presin existente en la botella (HP). Pero en este caso la variacin seproduce en sentido contrario al mecanismo de membrana. Es decir al inicio de la inmersin laprimera etapa suministra a la segunda etapa un presin de baja (LP) mayor y va disminuyendo amedida que consumimos aire de la botella. Esto explica por qu los reguladores con primera etapa depistn 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 presin LP mxima que nos suministrar la primera etapa si no queremos, enalgn momento tener flujo continuo.

Pero volvamos a nuestra primera etapa de pistn y veamos por qu NO EST COMPENSADO

.

Como podemos apreciar en el esquema, cuando el pistn cierra y se alcanza el equilibrio, la presinde alta ejerce una fuerza sobre el asiento de vlvula que intenta abrir el paso del aire. Esta fuerza secompensa por la accin en sentido contrario de la fuerza que la presin de baja (LP) ejerce sobre elpistn. Por lo tanto es obvio que cuanto mayor sea la presin en la botella, mayor presin de baja(LP) se tendr que acumular para contrarrestarla. Dicho de otro modo, cuanto mayor sea la presinen la botella, mayor presin de baja (LP) suministrar la primera etapa a la segunda.

Nuevamente tenemos un mecanismo NO COMPENSADO, ya que la presin de baja (LP) dependede la presin variable de la botella (HP). A diferencia del mecanismo de membrana, ladescompensacin es en sentido contrario.




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2.- PRIMERAS ETAPAS COMPENSADAS

Es evidente que nos interesa que la presin de Baja (LP) que llega a la segunda etapa sea constantedurante toda la inmersin, independientemente de la presin (HP) que va disminuyendo en labotella. Eso es precisamente lo que consiguen los mecanismos COMPENSADOS (de Pistn y deMembrana).

Pero cmo lo conseguimos?

MUY SENCILLO => HAY QUE CONSEGUIR QUE LA PRESIN DE ALTA (HP), QUE ESVARIABLE, NO EJERZA NINGUNA FUERZA SOBRE LA VLVULA DE ALTA(MEMBRANA) O SOBRE EL ASIENTO DE ALTA (PISTN). Lo que hacemos, en realidad, esque las fuerzas que actan sobre dicha vlvula sean de sentido contrario y se anulen.

Pero antes de ver la aplicacin de esta solucin sobre los mecanismos de pistn y membrana,veamos un esquema simplificado que nos ayudar a comprender mejor lo que acabo de explicar.




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Cuando en el interior de la cmara del dibujo bombeamos aire a presin, el cilindro se desplaza, y lafuerza que debemos ejercer para frenarlo, depender de la presin ejercida.

Sin embargo, en el siguiente esquema la situacin ha cambiado:

Siempre que los dos orificios de la cmara tengan el mismo dimetro, las fuerzas que actan sobreel cilindro se anulan.

EUREKA!!! Esto es precisamente lo que debemos hacer con nuestra vlvula de alta presin.




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Paciencia, paciencia, ahora lo veremos.

2.1.- PRIMERA ETAPA DE MEMBRANA COMPENSADA

Fijaos qu hemos hecho. Hemos aislado el eje de la vlvula de la zona de alta presin. Si este ejetiene el mismo dimetro que el orificio que cierra el paso del aire, cuando esto ocurra, sobre la

vlvula no se ejercer ninguna fuerza resultante al variar la presin de la botella.El mecanismo estar compensado y la presin de baja (LP) siempre ser 10 atm. (si se ha ajustado aese valor el muelle principal) + la presin ambiente del agua, durante toda la inmersin. Paracompensar completamente el mecanismo, la vlvula est taladrada longitudinalmente para permitirque la presin de baja (LP) tambin est compensada sobre la vlvula en los dos sentidos.




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2.2.- PRIMERA ETAPA DE PISTN COMPENSADO

Como veis la disposicin es diferente en el mecanismo de pistn compensado. La conexin a labotella no est dispuesta longitudinalmente, sino perpendicular al eje de la primera etapa. El asiento

de vlvula ya no forma parte del pistn, sino que est fijado al cuerpo de la primera etapa. El pistnabre y cierra el paso del aire sobre este asiento.El extremo del pistn, que cierra sobre este asiento, tiene un perfil muy afilado, de forma que el

dimetro de cierre sea igual al dimetro exterior del pistn que tapona el otro orificio de la cmara de




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alta.De esta manera aunque vara la presin de alta en la botella, sta no ejerce ninguna fuerza sobre el

mecanismo y la presin de baja se mantiene constante. Es algo muy parecido al esquemasimplificado que explicamos anteriormente.

Si bien los mecanismos de pistn, en general, no permiten variar el reglaje de la presin de baja

(LP) => (el muelle est en el centro y no en un extremo como en los de membrana ), algunasprimeras etapas de PISTN COMPENSADO, permiten un pequeo ajuste, en las operaciones demantenimiento, desplazando la posicin del asiento de vlvula.

Otra caracterstica comn a todas las primeras etapas de PISTN COMPENSADO es la disposicinde todas las conexiones de baja (LP) en una torreta giratoria. En los mecanismos de MEMBRANACOMPENSADA, solo algunos modelos disponen de torreta giratoria.

2.3.- CONCLUSIN




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PISTN O MEMBRANA ?

Desde el punto de vista constructivo, las primeras etapas de pistn son ms simples que las demembrana. Y como hemos podido ver el PISTN NO COMPENSADO tiene un mecanismo ms

sencillo que el de un chupete. Por dicho motivo es el ms utilizado en los reguladores bsicos oaquellos destinados a alquiler en centros de buceo, pues son econmicos y de bajo mantenimiento.

Las primeras etapas de MEMBRANA NO COMPENSADAS no son tan sencillas por lo que laseleccin natural las ha eliminado del mercado, aunque muchos de los primeros reguladores fueronde este tipo.

De entre los mecanismos COMPENSADOS el de PISTN tambin es ms sencillo y de ms fcilmantenimiento, aunque en muchos casos no es posible ajustar el reglaje de la presin de baja (LP).Sin utilizar KIT DE AGUAS FRAS las primeras etapas de pistn son ms susceptibles a la

congelacin, si son utilizadas en aguas a baja temperatura.Las primeras etapas de MEMBRANA COMPENSADAS poseen el mecanismo ms complejo.

Permiten ajustar con precisin la presin de baja (LP) durante las operaciones de mantenimiento.Son menos susceptibles a la suciedad del agua y a las incrustaciones que los mecanismos de pistn,aunque este punto no limita a ninguno de los dos mecanismos si se respetan las revisiones anualesrecomendadas.

Cuando hablemos de los KIT DE AGUAS FRAS veremos que stos son ms fciles de aplicar yms efectivos en las primeras etapas de membrana.

Sobre la ventaja de un sistema respecto a otro se han vertido ros de tinta. Sin embargo los dossistemas son perfectamente vlidos. De hecho muchos fabricantes tienen los dos sistemascoexistiendo en sus catlogos. Lo que hace buena o no una primera etapa es la precisin con la quese han diseado, fabricado y montado sus componentes. Aunque no es el motivo de este curso entrar




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en detalles excesivamente tcnicos, diremos a modo de ejemplo, que un mal acabado en el asiento dela vlvula de alta, o una falta de precisin en su perpendicularidad, o un radio de mecanizadodemasiado grande, pueden provocar una cada de la presin suministrada a la segunda etapa (drop

pressure) respecto a la de reglaje , que se traducira en un caudal inferior al terico, respecto a otroregulador sin ese defecto.

Esta precisin y calidad de los materiales es necesaria tanto en las primeras etapas de pistn comoen las de membrana. Todos estos detalles son muy difciles de apreciar por el buceador aficionado.

Por tanto la mejor garanta es creer en las marcas prestigiosamente reconocidas y desconfiar de lasgangas. El regulador es, seguramente, la parte ms seria de nuestro equipo y vale la pena dedicarleuna atencin especial.




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REGULADORES

Capitulo IV/1

SEGUNDAS ETAPAS DOWN STREAM

REGULADORES: captulo 4 - 1

http://hamgate.upc.es/fediea/ea3ciw/sub/regulador/regulador4-1.html (1 de 6) [27/02/2003 21:44:56]


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Cuando explicamos el funcionamiento general de un regulador utilizamos como ejemplo elmecanismo de 2 Etapa Down Stream, pues ya dijimos que el 90 % de los reguladores deinmersin son de este tipo.

En este captulo recordaremos algunos conceptos y explicaremos el funcionamiento dealgunos dispositivos y variantes presentes en este tipo de segundas etapas.




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1.- VALVULAS UP STREAM Y DOWN STREAM

Como ya explicamos, la presin de la botella es reducida por la primera etapa a una presinconstante (LP) de 10 atm, + la presin ambiente. Esta presin llega a la segunda etapa que medianteuna vlvula y un muelle cierran el paso del aire. La vlvula puede ser desplazada del orificio decierre mediante una horquilla metlica (palanca) permitiendo el paso del aire. La citada palancapuede ser accionada por su otro extremo mediante el pulsador o bien por el empuje de la membranacada vez que al inhalar provocamos una depresin dentro del cuerpo de la segunda etapa.

Si la vlvula est situada en el lado de menor presin del orificio de paso del aire, se dice quees del tipo Down Stream (corriente abajo). Si por el contrario est situada y cierra desde el lado demayor presin se dice que es Up Stream (corriente arriba).

Como se puede deducir de los esquemas siguientes, en el caso del sistema Down Stream, situvisemos un mal funcionamiento de la primera etapa y la presin LP tuviese un valor superior alnormal, la vlvula de la segunda etapa se abrira por sobrepresin, actuando como vlvula de

seguridad e impidiendo una rotura del latiguillo (diseado para trabajar en un rango de presionesinferior). Simplemente tendramos un flujo constante de aire en la segunda etapa.




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Si la vlvula es del tipo Up Stream y tuvisemos un incremento anormal de la presin debaja (LP) proveniente de la primera etapa, la vlvula Up Stream cerrara con ms fuerza y nopodra evitar la rotura del latiguillo. Por dicho motivo, cuando se utilizan segundas etapas de estetipo ( hoy en da slo en algn equipo terrestre y en algn servomecanismo) se debe disponer en laprimera etapa de una vlvula de seguridad adicional que abra en caso de sobrepresin.

Tambin llevan vlvula de seguridad en la primera etapa los equipos Narguile. Estosequipos utilizados para buceo profesional alimentan la 2 etapa del buceador desde la superficie odesde una campana de buceo mediante un latiguillo largo o Narguile. En este caso la 1 etapa sueleser un manoreductor regulable y, aunque la segunda etapa puede ser down stream, deben llevarvlvula de seguridad, pues sta se pude desconectar de la lnea mediante un enchufe rpido que asla1 y 2 etapas.

Pero centrmonos en nuestra 2 etapa Down Stream.

2.- ESFUERZO RESPIRATORIO Y CAUDALNo repetiremos aqu el ciclo de funcionamiento de la 2 etapa ya descrito en el captulo I. S

que reflexionaremos otra vez sobre los conceptos de Esfuerzo Respiratorio y Caudal.

2.1.- FASE DE INHALACION

El Caudal (cantidad de aire) que necesitamos en cada situacin ( y profundidad) ser reguladopor la mayor o menor abertura de la vlvula en cada caso. Por tanto para cada regulador este valorestar limitado por:

- La presin y el caudal que llega desde la 1 etapa ( influye, por tanto la seccin y lalongitud del latiguillo).

- El orificio de paso de la vlvula de la 2 etapa.- La apertura mxima que la vlvula puede realizar. Esta apertura o recorrido est




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condicionado por la geometra de la palanca y la oscilacin mxima que sta puede realizar.

Con estos condicionantes los proyectistas de equipos respiratorios tenemos que trabajar paraque en las condiciones extremas de demanda, establecidas por las normas de la US Navy y la EN250, el caudal sea suficiente.

Otro aspecto es el esfuerzo respiratorio que debemos realizar para conseguir ese caudal ymantener el mecanismo abierto durante la fase de inhalacin.

Este esfuerzo depender de :- Un correcto diseo y mecanizado que reduzca los rozamientos del mecanismo.- La fuerza con que el muelle empuja la vlvula, obligndola a cerrar sobre su orificio.

Como se puede deducir, un mecanismo poco preciso obligar a tensar ms el muelle para cortar elpaso del aire. Esa fuerza extra de cierre deber vencerse durante la fase de inhalacin y por tantoobligar a realizar un esfuerzo mayor.

- La geometra de la palanca. La relacin de brazos de palanca entre los bracitos(horquilla) que abren la vlvula y el brazo que es empujado por la membrana, influyen en elesfuerzo necesario para mantener la inhalacin. Esta geometra est estudiada en la fase de diseo y

no debe ser cambiada o manipulada, pues esta relacin tambin influye en el caudal mximo quepuede aportar el regulador. He visto a algunos manitas manipular o doblar la palanca para evitarflujo continuo, sin saber que estn reduciendo recorrido de oscilacin a la palanca y por tanto caudalmximo al regulador.

- La canalizacin del aire desde la vlvula a la boquilla. Estamos hablando del famosoefecto Venturi y que analizaremos con detalle ms adelante.

- Las dimensiones de la membrana de inhalacin. Cuanto mayor sea el dimetro de lamembrana, menor ser el esfuerzo de inhalacin. Sin embargo, hoy en da, la optimizacin de lospuntos anteriores ha permitido reducir algo las dimensiones de las segundas etapas. Pero todo tiene

un lmite. De hecho algunas segundas etapas extremadamente reducidas desaparecieron del mercadocuando se impusieron las certificaciones.

2.2.- FASE DE EXHALACION

El esfuerzo de exhalacin y que tambin interviene en el trabajo total respiratorio depende dela elasticidad de la membrana de exhalacin y de las dimensiones de la misma. Esto explica quealgunos fabricantes utilicen al mximo el espacio disponible disponiendo 2 vlvulas de exhalacin ogeometras ovaladas, por ejemplo.

HASTA PRONTO !!!




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REGULADORES

Capitulo IV/2

SEGUNDAS ETAPAS DOWN STREAM

3.- DISPOSITIVOS Y VARIANTES

3.1.- EFECTO VENTURI

Hemos visto hasta ahora que cuando realizamos la inhalacin, creamos una depresin que actasobre la membrana, que a su vez presiona la palanca y sta abre la vlvula. Por tanto para abrir msla vlvula ( y por tanto comprimir ms el muelle ) sera lgico pensar que el esfuerzo respiratoriodebe aumentar y que debera mantenerse durante toda la inhalacin, y sin embargo no siempre es as.Esto es debido al Efecto Venturi que ahora explicaremos.

El Efecto Venturi es un principio de Fsica que dice que un fluido en movimiento, al aumentar su

velocidad disminuye su presin. Este fenmeno es consecuencia del PRINCIPIO DECONSERVACIN DE LA ENERGA.

Como no pretendo llenar este artculo con ecuaciones matemticas, nos creeremos el principio yveremos sus consecuencias en nuestro regulador.




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Si canalizamos el aire desde la vlvula hacia la boquilla, en lugar de dejar que llene libremente elvolumen de nuestra 2 etapa, la velocidad del aire saliendo por el canal (Venturi) arrastrar el airesituado en la zona de la boquilla hacia el exterior (o hacia nuestra boca) , creando una depresin

adicional que ayudar a mantener la membrana presionando sobre la palanca.

Gracias a este efecto podemos reducir el esfuerzo de inhalacin una vez abierta la vlvula.

Hasta aqu la teora. En la prctica la cosa se complica. Como ya sabemos al aumentar laprofundidad, la densidad del aire que respiramos aumenta. Por otro lado al aumentar el ritmo

respiratorio y solicitar ms caudal, la vlvula abre ms y la velocidad del aire cambiar. Todas estasvariables hacen que el Efecto Venturi no sea constante y en ocasiones puede llegar a ser

excesivo.

Cuando esto ocurre podemos tener sobrepresin en nuestra boca durante la fase de inhalacin. Lanorma EN 250 limita el valor admisible de esta sobrepresin durante la fase de inhalacin en 5 mbar.

Como es lgico la eficacia del Efecto Venturi depende mucho del diseo de dicha canalizacin.

Hay reguladores cuyo diseo mantiene las prestaciones dentro de los lmites ptimos sin requerir dedispositivos regulables (deflectores mviles ) para variar la fuerza del Efecto Venturi en funcin dela profundidad y del caudal solicitado. En otros casos estos mecanismos de regulacin del Efecto

Venturi son necesarios para mantener las curvas del trabajo respiratorio dentro de los lmitesestablecidos por la EN 250.

Al lanzar un equipo al agua, a menudo el regulador se pone en flujo contnuo. Cuando la membranaes golpeada por el agua, sta puede abrir bruscamente la vlvula creando un fuerte Efecto Venturien la boquilla. El regulador no para de soltar aire. Probablemente bastar con frenar la velocidad delaire poniendo el dedo frente a la boquilla y dejando que el agua entre en la cmara de la 2 etapa. No

os liis a pegar mamporros a la segunda etapa porque la violencia no soluciona nada.

Muchos reguladores disponen de una palanquita Pre Dive / Dive que es muy til para evitar estedesagradable episodio. Simplemente se pone el regulador en posicin Pre Dive antes de lanzarlo




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al agua y se vuelve a la posicin Dive cuando se ha de utilizar.

3.2.- MECANISMOS DE REGULACION DEL ESFUERZO

Si con el Efecto Venturi y sus dispositivos de regulacin (Deflectores) estbamos actuandodirectamente sobre la velocidad del flujo de aire, cuando hablamos de mecanismos de regulacin del

esfuerzo, nos referimos a un mando situado siempre longitudinalmente en el otro lado de la conexindel latiguillo.

Con este mando lo que estamos variando desde el exterior es la tensin con que el muelle hacecerrar la vlvula. Al variar esta tensin variamos el esfuerzo necesario para abrir la vlvula y por

tanto el esfuerzo de inhalacin.

Depende de cmo estn calibrados estos mecanismos es posible obtener un pequeo flujo contnuocon el mando completamente abierto. Esta calibracin debe hacerse por tcnicos especializados ya

que un montaje incorrecto puede limitar el recorrido de la vlvula y por tanto reducir el caudalmximo del regulador. Estos mecanismos, en su posicin cerrada, tambin pueden evitar el flujo

contnuo al lanzar el regulador al agua.

Estos mecanismos tambin permiten eliminar el pequeo flujo contnuo de reguladores cuyo asientode vlvula (disco de silicona) est ligeramente marcado tras largos perodos de no utilizacin.

Un inconveniente de estos mecanismos es que requieren forzosamente una limpieza y unmantenimiento anual ms riguroso. De lo contrario las incrustaciones de sales en el mecanismo de

regulacin, disminuyen considerablemente la suavidad del regulador. Por dicho motivo estedispositivo no es recomendable para reguladores destinados a alquiler en centros de buceo.

3.3.- VALVULAS DOWN STREAM COMPENSADAS




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Hasta ahora habamos hablado de vlvulas compensadas cuando nos referamos a las primerasetapas. Pero tambin es posible compensar ligeramente la vlvula de la segunda etapa.

Cuando en una vlvula Down Stream normal acta la fuerza del muelle, parte de esta fuerza sirvepara vencer la presin de baja (LP) que quiere abrir, y parte para comprimir el asiento de vlvula

(disco de silicona) y conseguir un cierre hermtico.

Si nosotros compensamos la vlvula como indica la figura, la fuerza del muelle se utilizarnicamente para comprimir el asiento de vlvula (disco silicona) y conseguir el cierre. Por tanto

necesitaremos un muelle ms flojo . Una vez abierta la vlvula el esfuerzo para mantenerla abiertaser menor. Por otro lado, la segunda etapa acusar menos las pequeas fluctuaciones de la presin

de baja (LP) procedente de la 1 etapa.

Sin embargo la vlvula de la 2 etapa no se debe compensar completamente, ya que nos interesaque en caso de una sobrepresin procedente de la 1 etapa, la vlvula Down Stream abra y acte

como vlvula de seguridad.

Por otro lado esta vlvula dispone de una cmara de compensacin y una junta adicional, por lo querequerir tambin un mantenimiento y engrase ms riguroso. De lo contrario tendremos fugas o bien

rozamientos no deseados que reducirn las prestaciones.

3.4.- SEGUNDAS ETAPAS METALICAS O DE PLASTICO

Al principio todas las segundas etapas eran metlicas (latn embutido, soldadas y cromadas). Con eltiempo y la evolucin de los plsticos tcnicos o tecnopolmeros ( PC, PA, ABS,...) la mayora de los

fabricantes han evolucionado hacia estos materiales.

La utilizacin de tecnopolmeros, a la vez que conseguir diseos ms atractivos, ha permitidoreducir considerablemente los costes de fabricacin .

Sin embargo cuando hablemos de los Kits de Fro y el comportamiento de los reguladores en aguasfras, veremos que las segundas etapas metlicas reducen el riesgo de congelacin del mecanismo.




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Para compensar esta desventaja, algunos fabricantes disponen de insertos metlicos en sus segundasetapas de plstico, que permiten mantener un intercambio trmico con el exterior. Pero ya lo

analizaremos en su momento.

HASTA PRONTO !!!

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reguladores de buceo

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