Como funcionam as bombas de gás

Encher na bomba é um ritual constante e um tanto chato para os motoristas. Justin Sullivan / Getty Images

Suas férias estão apenas começando e você está viajando de carro para as montanhas ou para a praia ou para algum outro lugar com que sonha há meses. Você está pronto para ir, mas antes de percorrer mais do que alguns quilômetros, você deve se dirigir à saída mais próxima - já é hora de comprar gasolina. Com os preços da gasolina tão voláteis quanto nos últimos anos, esta provavelmente não será sua parte favorita da viagem. Há até uma chance de que o choque de adesivos na bomba leve você a pular o jantar chique daquela noite e parar para uma refeição fast-food. Infelizmente, em um mundo que depende de automóveis para transporte básico, bombear e comprar gasolina é um mal necessário - por enquanto, pelo menos.

Durante todas essas idas à bomba, você já parou para se perguntar onde está o gás no dispensador de estação de serviço vem ou como vai do distribuidor para o tanque de gasolina do seu carro? O processo não é difícil de entender, mas as empresas de gás se deram ao trabalho de esconder os detalhes. Bombear gás pode parecer uma simples questão de levantar uma bomba, apertar alguns botões e, às vezes, passar um cartão de crédito em um leitor ou acenar uma varinha de crédito em um detector. O que acontece dentro do próprio dispensador de gás, no entanto, é um pouco mais complicado do que isso.

Você já conhece o procedimento: passe o cartão de crédito, diga ao distribuidor que tipo de gás você deseja e comece a bombear. Quando o tanque estiver cheio, pague a gasolina, volte para o banco do motorista e siga para a estrada aberta. Mas essa descrição simples levanta mais perguntas do que respostas. Como o gás chega ao carro? Como a bomba sabe quando parar de bombear? Como ele mistura a mistura exata de gás que o cliente deseja? E o que acontece se você acidentalmente sair dirigindo com a bomba de gasolina ainda presa ao carro? Continue lendo para descobrir.

Conteúdo

1. Os tanques de armazenamento de gasolina
2. A válvula de retenção
3. O medidor de fluxo
4. A Válvula de Mistura
5. O Desligamento Automático

A gasolina vendida nos postos é armazenada no subsolo em tanques enterrados. Cada um contém vários milhares de galões de gás. Existem pelo menos dois desses tanques por estação e cada tanque geralmente contém um tipo diferente de gás. Ter os tanques de gás subterrâneos apresenta um problema óbvio: se o gás precisa chegar a um distribuidor (e ao tanque do seu carro) localizado acima do solo, ele precisa desafiar a gravidade para chegar lá - como uma cachoeira subindo uma colina. Mas mover o gás de seu esconderijo subterrâneo até o nível da rua não é tão difícil quanto você pode pensar.

A maioria das estações de serviço faz o trabalho usando um dos dois tipos de bomba - uma bomba submersível ou uma bomba de sucção:

• UMA bomba submersível, como o próprio nome indica, está submerso abaixo da superfície do líquido, onde usa um dispositivo semelhante a uma hélice chamado impulsor para mover o combustível para cima. Lâminas inclinadas no impulsor giratório empurram a água da mesma forma que as lâminas em um ventilador elétrico empurram o ar.
• UMA bomba de sucção move o gás usando o princípio de pressão desigual. Um tubo é inserido na água. Um motor acima do nível do fluido remove ar suficiente do tubo para diminuir a pressão do ar acima da gasolina. O motor continua a remover o ar até que a pressão do ar acima da gasolina seja inferior à pressão do ar empurrando para baixo o gás fora do tubo. O peso do ar circundante força o gás dentro do tubo para cima, mesmo quando a gravidade tenta puxá-lo de volta para baixo. Quando a pressão do ar dentro do tubo é baixa o suficiente, o gás simplesmente sobe para o distribuidor acima do solo.

A principal vantagem de uma bomba submersível sobre uma bomba de sucção é que o impulsor pode empurrar a água por distâncias verticais mais longas. No entanto, como os tanques de gás na maioria dos postos de serviço estão localizados apenas alguns metros abaixo do distribuidor, uma bomba de sucção é geralmente mais do que adequada para a tarefa em questão. Há mais neste processo, porém, e vamos explorá-lo mais a fundo na próxima página.

obrigado

Agradecimentos especiais a C.R. Newlin da Franklin Fueling e a Mike Hardin da Dresser Wayne por sua inestimável ajuda com este artigo.

A rota que o gás faz dos tanques até o distribuidor de superfície não é terrivelmente complicada, embora possa exigir algumas voltas e reviravoltas. Quando o bombeamento está completo e o motor da bomba é desligado, o gás dentro do tubo não volta simplesmente para o tanque. Em vez disso, é mantido dentro do tubo por um válvula de retenção. A válvula de retenção, que está localizada acima do gás dentro do tubo, cria uma vedação hermética acima do fluido. Embora a parte inferior do tubo permaneça aberta, a pressão de vácuo criada pela válvula de retenção mantém o gás no lugar. Este é um processo conhecido como mantendo o primeiro.

O uso de uma válvula de retenção para reter o gás dentro do tubo evita o desgaste desnecessário da bomba de sucção e garante que um suprimento de gás permanecerá no tubo para que o próximo cliente não tenha que esperar que ele seja retirado todos os bem acima do tanque. Pode não parecer grande coisa, mas o processo pode levar de 10 a 15 segundos. Não é uma espera muito longa, de forma alguma, mas pode ser uma eternidade enquanto você espera que o gás seja bombeado.

A energia que aciona as bombas geralmente vem da mesma rede elétrica que alimenta as luzes e eletrodomésticos em sua casa, embora alguns estados exijam que as estações de serviço mantenham uma fonte de alimentação reserva em caso de falha de energia.

Agora que o gás está a caminho do carro e é hora de o cliente começar a bombear, como o distribuidor sabe a quantidade de gás que o cliente bombeou? Considerando a volatilidade dos preços do gás nos dias de hoje, pode ser a única coisa com que o cliente pode se preocupar. Descubra a chave para este mistério na próxima página.

Válvula de retenção faça você mesmo

Você pode ver o princípio da válvula de retenção em ação inserindo um canudo verticalmente em um copo d'água de modo que a água flua para cima no canudo. Depois que o canudo estiver parcialmente submerso, coloque a ponta do dedo em cima do canudo, formando uma vedação hermética, e retire o canudo da água. A água ficará dentro do canudo, mesmo depois de totalmente retirado o canudo do copo, e só voltará quando você soltar o dedo. Na verdade, o seu dedo tem servido como uma válvula de retenção no canudo.

Você sabe quanto gás está bombeando agora? Scott Olson / Getty Images

Como motorista, seu objetivo principal na bomba é encher o tanque para que você possa colocar o carro de volta na estrada. O objetivo do dono do posto de gasolina e da empresa que fornece o gás, entretanto, é saber a quantidade de gás que você bombeou para que possam cobrar corretamente por isso. É aí que entra o medidor de fluxo.

Conforme a gasolina sobe para o distribuidor, ela passa por um válvula controladora de vazão que regula a velocidade do fluxo da gasolina. Ele faz isso por meio de um diafragma de plástico que é pressionado cada vez mais firmemente no tubo conforme o fluxo de gás aumenta, sempre deixando espaço suficiente para a passagem da quantidade adequada de gasolina. Se você definiu uma quantidade predeterminada de gás a ser bombeado, o fluxo de gás diminuirá conforme você se aproxima do limite.

Este tubo também contém o medidor de vazão, que é uma câmara de ferro fundido ou alumínio contendo uma série de engrenagens ou um rotor simples que assinala as unidades de gás conforme elas passam. As informações sobre o fluxo de gás são repassadas a um computador localizado no dispensador, que exibe a quantidade medida de gás em décimos de galão. Conforme a temperatura do gás muda - em dias particularmente quentes e frios, por exemplo - a densidade do gás pode mudar, causando um erro na quantidade de fluido medida pelo medidor de vazão. O computador compensa esse erro levando em consideração a temperatura do gás, pois registra o fluxo e ajusta o preço de acordo.

O desgaste do medidor pode degradar sua precisão com o tempo, razão pela qual as inspeções periódicas são necessárias. Normalmente, os inspetores usam um recipiente de certo volume, bombeiam o gás nele e comparam a quantidade no recipiente com a quantidade medida no distribuidor. Se os valores não corresponderem, o medidor de fluxo precisará ser recalibrado e possivelmente recondicionado ou substituído. Embora os regulamentos para calibração de bombas venham do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), as inspeções reais são realizadas localmente, geralmente pelo Departamento de Pesos e Medidas de um estado.

Agora que o gás está fluindo e a quantidade de fluxo foi medida, resta apenas um passo: colocar o gás no carro do cliente. Mas esse é um processo mais complicado do que você pode pensar. Por exemplo, e se o cliente não souber quando parar de bombear? Ele ficará encharcado em uma erupção potencialmente letal de combustível desgovernado? Vamos descobrir na próxima página.

Uma das primeiras coisas que um cliente notará na bomba é a variedade de opções oferecidas. Na maioria dos casos, um dispensador oferece vários tipos de gás - às vezes até cinco - cada um com uma classificação de octanagem diferente. A octanagem desejada normalmente é escolhida simplesmente pressionando um botão. Isso significa que existem cinco tanques subterrâneos diferentes alimentando esse dispensador, cada um oferecendo um tipo diferente de gás? Normalmente não é esse o caso. Na verdade, o dispensador pode produzir quantos graus quiser com apenas dois tanques subterrâneos, contanto que um tanque contenha o maior grau de octanagem disponível naquela estação e o outro contenha o menor. As notas são misturadas na bomba - não muito diferente da maneira como você misturaria gim e vermute para fazer um martini - produzindo uma espécie de coquetel de octanas. A proporção exata em que os graus são misturados determina a octanagem do gás que entra no tanque do cliente.

Esta façanha de bartender com bomba de gás é realizada por algo chamado válvula de mistura. Esta válvula possui entradas compostas por dois tipos de gasolina, cada um de tanques diferentes. Uma única barreira móvel chamada de sapato é conectado a ambos de tal forma que pode ser movido através das entradas com uma única catraca motorizada. Conforme a catraca abre uma válvula, ela fecha a outra válvula em proporção precisa, mas oposta. Isso significa que quando uma válvula está, por exemplo, 90% aberta, a outra válvula está 10% aberta, criando uma mistura que consiste em 90% de uma octanagem e 10% da outra. Ao deslocar a catraca para frente e para trás, a válvula de mistura pode produzir qualquer octanagem de gás, variando dos graus mais altos aos mais baixos armazenados nos tanques - e todos os octanos entre.

Continue lendo para descobrir como o distribuidor garante que você não transborde a capacidade de gasolina do seu tanque.

Medidas de segurança

Conforme o cliente bombeia a mistura de gás de sua escolha no tanque de gasolina do carro, qualquer número de acidentes pode acontecer - a maioria deles atribuível a erro humano.

Por exemplo, a cinza quente de um cigarro aceso pode colocar fogo na gasolina, motivo pelo qual fumar nas proximidades de um distribuidor de gasolina é ilegal na maioria das jurisdições. Deixar o motor do automóvel ligado enquanto bombeia gasolina não é ilegal, mas isso não significa que seja uma boa ideia: até mesmo pequenos problemas de funcionamento do motor podem criar faíscas ou uma breve explosão de chama que pode inflamar o gás. Faíscas de eletricidade estática também podem representar um perigo, por isso você deve tocar a estrutura do carro antes de operar a bomba para descarregar qualquer acúmulo de estática. Não espere dentro do carro em um dia frio enquanto a gasolina é bombeada, também - o próprio ato de deslizar no assento do carro pode gerar uma carga estática comparável àquela gerada ao caminhar por um tapete macio.

Se um cliente distraído for embora com o bico ainda inserido no tanque, a mangueira é projetada para se quebrar em dois pedaços. Um fica com o carro e o outro com o distribuidor. Válvulas de retenção em ambos os lados do ponto de ruptura evitam que o combustível vaze de qualquer metade.

Quando o cliente remove a alça da bomba de seu lugar na lateral do dispensador, esta ação ativa um interruptor que inicia a operação do dispensador. (Em alguns casos, o interruptor é acionado por mola e é ativado automaticamente; em outros, o cliente deve levantar uma pequena alavanca manualmente para iniciar o processo.) Nesse ponto, o cliente simplesmente insere o bico no tanque de gasolina do carro e puxa a alavanca . Parar o fluxo de gás é tão simples - o cliente só precisa soltar a alavanca para cortar o fluxo de combustível.

Mas e se o tanque encher inesperadamente até a borda e a gasolina ameaçar transbordar? Como qualquer pessoa que já operou uma bomba de gasolina sabe, a bomba será desligada automaticamente. Mas como a bomba sabe quando parar de bombear?

À medida que o nível de gás no tanque aumenta, a distância entre o bico do distribuidor e o combustível diminui. Um pequeno cachimbo chamado venturi corre ao lado do bico de gás. Quando a extremidade do tubo de Venturi fica submersa no gás ascendente, ela sufoca a pressão do ar que mantém a alça do bico aberta e interrompe o fluxo de gás. Infelizmente, esse desligamento às vezes pode acontecer antes que o tanque esteja cheio, já que o gás que flui rapidamente volta para dentro do tanque. Isso pode fazer com que a alça de gás se abra antes que o bombeamento seja concluído, fazendo com que o cliente incomodado aperte a alça novamente e haja o risco de transbordar. Uma breve pausa permitirá que o gás continue no tanque e o bico da bomba comece a despejar o gás novamente.

Para obter mais informações sobre combustível e eficiência de combustível, dê uma olhada nos links na próxima página.

A interface do usuário

Essa é a parte da bomba de gasolina que mais evoluiu visivelmente ao longo dos anos. Até algumas décadas atrás, as rodas giratórias com numerais marcavam o número de galões e o preço da gasolina conforme a bomba operava. Na década de 1970, começaram a aparecer LCDs brilhantes na forma de monitores de sete segmentos. (Os segmentos na tela podem ser iluminados por computador para formar vários números e, ocasionalmente, letras do alfabeto.) Essas interfaces de usuário relativamente simples estão sendo gradualmente substituídas por monitores de vídeo de computador completos, com muitas variações em sistemas operacionais como o Microsoft Windows. Esses monitores podem oferecer informações, exibir a quantidade de gás sendo vendida e até mesmo exibir anúncios e manter conversas simples com clientes divertidos.

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Fontes

• C.R. Newlin. Entrevista pessoal. Realizado em 22/06/2008.
• Mike Hardin. Entrevista por email. Realizado em 23/06/2008.
• Divisão Wayne, Dresser Industries. "Como funcionam os sistemas de distribuição de gasolina." Parte No. 920061 Rev A. Set. 1995.