¿Cómo funcionan los reguladores neumáticos?
Joe Korick
[USA]
Ingeniero Neumático, Diseñador y Armero Especializado
Adaptación y Comentarios: Juan Moratto
En este artículo se explica con claridad el funcionamiento de las armas neumáticas provistas con precámara. Resulta muy valioso el método que permite calcular el núcleo de carga para lograr una máxima precisión en aquellas armas desprovistas de precámara. Hoy en día, prácticamente todas las armas neumáticas concebidas con propósitos serios, cuentan con reguladores (el corazón del arma neumática) y siempre es recomendable optar por estas últimas en comparación con las que no lo poseen.
Para comprender el funcionamiento de los reguladores tal como se aplican en las armas neumáticas de precarga primero debemos analizar las armas que operan sin regulador. La Figura 1 representa el mecanismo de un arma neumática sin regulador, básica.
Reservóreo/Cámara de la válvula de disparo/Canal de Transferencia/Percutor
Cuando el arma es montada, el percutor es llevado a su posición más retrasada un determinado recorrido hasta que lo retiene el fiador del disparador. Esta distancia se denomina “percusión”. Cuando se presiona el disparador, se libera al percutor y se desplaza hacia delante golpeando el eje de la válvula de disparo, desplazándola de su posición inicial y, permitiendo así que el flujo de aire pase a través del canal de transferencia y se dirija por el interior del cañón.
El tiempo transcurrido durante el cual la válvula permanece abierta se denomina “período de válvula” y está medido en milésimas de segundo. A medida que se reduce la presión del reservóreo el período de válvula aumenta debido a que la presión del aire ofrece una menor resistencia sobre la válvula misma. A medida que aumenta el período de válvula pasa un mayor volumen de aire a menor presión.
El resultado es un aumento en la velocidad del proyectil. La Figura 2 muestra la velocidad típica en comparación con la curva de la cantidad de disparos en un arma sin regulador.
Núcleo de carga
Velocidad pies/segundo / Cantidad de Disparos
Observando la gráfica, puedes ver un área en donde la curva es, en cierta medida, consistente o regular. Esto se denomina “núcleo de carga”. Muchos tiradores pueden determinar esta zona y disparar sus armas para obtener el máximo de precisión. Para poder determinarla, el arma debe ser cargada a su máxima presión y deben efectuarse disparos controlados mediante un cronógrafo. Se cuentan los disparos, se registran sus velocidades y se dibuja la gráfica. Se registra la presión al final de la prueba y se resta de la inicial.
Esta cifra es divida entre la cantidad de disparos y el resultado es, aproximadamente, el volumen o grado de disminución de la presión, por disparo, dentro del reservóreo. El arma deberá ser cargada, ahora, al nivel de presión en donde la gráfica comienza a ser regular y disparar hasta el momento en que la curva comienza a decrecer.
El regulador se emplea para extender el rendimiento con un buen nivel de presión y una mayor consistencia y regularidad entre disparo y disparo.
Qué es un regulador neumático?
Los reguladores se fabrican en diferentes diseños y tamaños. Los diseños varían entre fabricantes pero el resultado final es el mismo. Un regulador es, simplemente, una válvula, probablemente uno de los dispositivos de regulación más simples son los usados en las carabinas neumáticas Titan y Falcon.
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Regulador de un Carabina BSA Hornet |
La zona que se encuentra alrededor de la válvula de disparo, de material plástico, tiene un espacio de asiento que limita el volumen de aire que se permite pasar a través de ella. En este sistema, el arma, permanece constante en cierto grado durante un rango determinado de varios cientos de psi. La conclusión que se extrae de esto es que no es una función de la presión lo que impulsa al proyectil sino más bien un determinado volumen de aire.
La función del regulador es la de mantener una presión constante de salida mientras que la presión de entrada puede resultar variable. En el arma neumática, el regulador, no sólo controla el flujo de aire sino que, principalmente regula la presión de la cámara de la válvula de disparo. Algunos reguladores tienen una tasa de recuperación muy lenta, otros operan, prácticamente, en forma instantánea. Como destaqué antes, solamente la presión no es suficiente para impulsar al balín, también debe existir un volumen suficiente de aire a esta presión para impulsar al proyectil a la velocidad deseada. En consecuencia, un sistema regulador eficiente, también debe incluir una cámara secundaria de tamaño suficiente como para llevar a cabo la tarea.
Cómo funciona un regulador?
La mayoría de los fabricantes de reguladores no desean exponer sus secretos. La realidad sobre este tema es que sus diseños están basados en el equipamiento destinado al submarinismo con pequeñas modificaciones para ajustarse a las necesidades de un arma neumática. Sin tener la intención de mostrar un diseño en particular y para probar el funcionamiento, la Figura 3 está tomada de un manual de entrenamiento para submarinistas de 1975 que resulta ser anterior a las carabinas de aire, precargadas, de hoy en día. Este diseño de regulador se denomina “válvula de pistón de flujo balanceado”.
Presión secundaria/Pistón/Arandelas sellantes u O-rings/Alta presión
A la cámara de la válvula de disparo / Asiento de la válvula
El aire ingresa al regulador desde el reservóreo, pasa a través del pistón e ingresa a la cámara de la válvula de disparo. A medida que aumenta la presión también aumenta la fuerza sobre el extremo delantero del pistón. A medida que la fuerza aumenta sobre el pistón, el resorte que se encuentra detrás de él comienza a comprimirse. Este proceso continúa hasta que el eje del pistón hace contacto con el asiento de teflón y obtura el flujo de aire. Cuando se efectúa el disparo, la presión de aire existente en la cámara de la válvula de disparo cae y el resorte impulsa al pistón hacia delante, haciéndolo abandonar su asiento y permitiendo que el aire a alta presión fluya dentro de la cámara de la válvula nuevamente, repitiendo el ciclo.
La presión en la cámara de la válvula de disparo está determinada por el tamaño de la cabeza del pistón y por la resistencia del resorte. Estas dimensiones pueden variar entre los distintos fabricantes, todos los reguladores de armas neumáticas en fabricación, actualmente, no presentan las mismas dimensiones.
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Regulador de un Carabina BSA Hornet |
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Partes componentes del regulador anterior |
Existen, sin embargo, varios reguladores disponibles que emplean este diseño básico. Típicamente el tirador deseará que el regulador esté calibrado a una presión que se encuentre en el punto medio del “núcleo de carga” de manera que las pequeñas variaciones en el funcionamiento del arma tendrán muy poco o ningún efecto sobre la velocidad del proyectil.
Esto no siempre es así. Algunas personas desean disparar a muy altas velocidades con proyectiles pesados y fuerzan sus armas al límite. Debido a que el arma va a funcionar tan cercana a sus límites, es necesario aplicarle varias modificaciones. Esto puede incluir la prolongación del golpe del pistón, conductos de transferencia de mayor tamaño, aumento en la tensión del resorte percutor, alterar la válvula de disparo o el resorte de válvula, etc.
Todas estas son opciones que afectarán significativamente el funcionamiento del arma. Toda arma neumática de precarga es un SISTEMA DINÁMICO, significando esto que todos estos factores se encuentran en un estado de equilibrio y cada uno de ellos tiene un determinado efecto sobre otro. A menos que alguien esté completamente familiarizado con estos principios, los ajustes y modificaciones deben ser llevados a cabo por un armero especialista en armas neumáticas.
Pros y Contras de los reguladores
Los reguladores prolongan la cantidad de disparos por carga y brindan una gran consistencia entre disparos. Para el que tirador que compite en disciplinas de aire, sea contra blancos convencionales, bench-rest, siluetas o tiro en polígono cerrado a 10 metros, los reguladores resultan ser un elemento básico del equipamiento y prácticamente un requisito.
La contra de los reguladores es que son dispositivos mecánicos y consecuentemente, pueden fallar. Dependen en gran medida de los o-rings o arandelas de sellado para la obturación del aire. Con el tiempo y el uso estas arandelas, fabricadas en goma, pueden secarse y romperse. También están sometidas al desgaste, ya que la válvula se desplaza hacia delante y hacia atrás y las arandelas rozan contra las paredes del cuerpo del regulador. Es solamente una cuestión de tiempo o de cantidad de disparos antes de que se requiera un cierto grado de mantenimiento. Esto puede dejar a un tirador en una situación delicada si se encuentra en una competencia. Si un tirador dispara mucho con su arma neumática, debe tener en cuenta hacerle un mantenimiento anual.
Afortunadamente, las arandelas de goma no son costosas y básicamente representan el principal motivo de las reparaciones.
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