Bomba de Vacío; cómo funciona

Hablábamos hace unos días de la bomba de vacío como sistema de carga avanzado y eficaz que, sorprendentemente, se va incorporado a estilográficas de gama baja. Se trata de un mecanismo sumamente atractivo que favorece una carga rápida y eficiente, con pocas operaciones a cargo del usuario y gran capacidad. Como inconveniente, suele citarse su complejidad de mantenimiento algo que, a raíz de su reciente incorporación a las nuevas plumas chinas y taiwanesas, ha perdido en gran medida su razón de ser pues se trata de modelos muy fáciles de desmontar y de limpiar.

He encontrado a muchos aficionados, sobre todo los más jóvenes o noveles, que no acaban de entender el sistema de carga mediante bomba de vacío. Esto me ha llevado a preparar esta breve entrada en la que, con la ayuda de unos pequeños esquemas, mostraré gráficamente cómo funciona el sistema.

El sistema de bomba de vacío se basa en la presión y el principio del equilibrio termodinámico que, por decirlo sencillamente, significa que  si un sistema no se halla en equilibrio tenderá de modo espontáneo y con independencia de cualquier acción externa hacia un estado en que dicho equilibrio sea satisfecho.

En lo que nos afecta, el mecanismo consiste, primero,  en provocar una diferencia de presión en el sistema dividiéndolo en dos. A continuación, se lleva a cabo una acción externa que elimina la división y  provoca un retorno espontáneo al equilibrio. Con este sencillo mecanismo, conseguimos el llenado de la tinta. Veámoslo con detalle.

Este esquema muestra el interior de un cuerpo con sistema de bomba de vacío. Puede apreciarse que hay dos segmentos diferentes: uno cilíndrico y otro, inferior, troncónico. Esta diferencia morfológica no es caprichosa sino que obedece a la necesidad de que el movimiento de traslación del pistón llegue, por sí solo, a eliminar la división del sistema.

En este esquema vemos también el pistón con su varilla, alojado ahora en la parte superior del cuerpo, y la abertura que comunicará con el extremo que se sumergirá en el frasco de tinta. El color azul señala el sistema termodinámico en equilibrio que, en nuestro caso, equivale a presión constante del aire.

Procedemos ahora a sumergir el plumín en la tinta y, en consecuencia, cerramos el sistema al aire exterior. Tenemos así un sistema equilibrado.

Veamos ahora qué ocurre cuando movemos el pistón hacia adentro.

Al moverse el pistón, el aire que está atrapado por encima de él sufre una disminución de presión ya que,  a igual volumen, debe ocupar mayor espacio. Esto significa que se crea un vacío. El aire por debajo del pistón continúa a presión constante ya que puede liberarse del empuje saliendo a través de la tinta. Así lo hace creando burbujas.

Cuando el pistón llega al extremo del segmento cilíndrico, conseguimos la máxima diferencia de presión. Por un lado, un subsistema en el que hemos generado el vacío (color rojo) y, por otro, un subsistema a presión ambiente, conectado con la tinta. Tenemos, pues, un sistema dividido.

Es ahora cuando el mecanismo entra en funcionamiento. Al seguir empujando el pistón, sale del segmento cilíndrico y entra en el troncocónico que, obviamente, tiene una mayor sección. Esto hace que se abra un hueco entre el pistón y las paredes del cuerpo, anulando la división física del sistema y haciendo que sus dos partes vuelvan a unirse.

En base al principio de equilibro termodinámico, se unifica la presión exterior del sistema (la que está conectada a la tinta) y la interior que habíamos vaciado previamente de aire. Ello provoca que el subsistema que estaba a presión ambiente ocupe rápidamente el que estaba vacío. Y, como resulta que el primero estaba conectado con la tinta, la fuerza succionadora del vacío arrastra consigo el líquido hasta llenar el espacio que antes le correspondía, quod erat demostrandum.

Hemos visto cómo el simple movimiento rectilíneo del pistón es capaz de crear un vacío y, al continuar moviéndose y liberar la división en dos subsistemas, provoca la succión de la tinta recuperando el equilibrio de presiones en el sistema. En esto consiste, a groso modo,  el sistema de bomba de vacío para el llenado de las estilográficas. Un mecanismo sencillo y sumamente ingenioso que tanto apreciamos los aficionados a las estilográficas.