A pistola d'água clássica

Antes dos anos 80, as pistolas d'água tinham recursos razoavelmente limitados. As pistolas de mão podiam lançar água apenas em pequena distância. O fluxo era fraco e estreito e era preciso correr até uma torneira para reabastecê-las a cada disparo. Essas armas ainda são excelentes brinquedos, é claro, e são uma maravilhosa demonstração dos princípios básicos do bombeamento.

Uma arma d'água clássica possui apenas algumas peças básicas:

• existe um gatilho, que ativa uma pequena bomba;
• esta bomba é presa a uma mangueira plástica que extrai água da base do reservatório (na maior parte dos casos, o reservatório perfaz toda a parte interna da arma);
• a bomba força esta água por um cano estreito e para fora de um pequeno orifício na boca da arma;
• o orifício ou boca, concentra o fluxo d'água em um jato concentrado.

O único elemento complexo neste projeto é a bomba d'água, que não poderia ser mais simples. O principal elemento móvel é um pistão, que fica dentro de um cilindro. Dentro do cilindro há uma pequena mola. Para operar a bomba:

• o gatilho é puxado para trás, empurrando o pistão para dentro do cilindro;
• isto comprime a mola, fazendo com que empurre o pistão para trás e para fora do cilindro quando o gatilho é liberado.

Esses dois movimentos do pistão, para dentro e para fora do cilindro, constituem todo o ciclo de bombeamento.

No movimento para baixo, o pistão pressionado para dentro, encolhe o volume do cilindro forçando a água ou ar para fora da bomba. No movimento para cima, quando a mola empurra o pistão para fora novamente, expande o volume do cilindro, sugando a água ou ar para dentro da bomba. Em uma pistola d'água, é preciso sugar a água do reservatório abaixo e forçá-la para fora, através do cano acima. Para que toda a água se mova pelo cano, a bomba deve apenas forçá-la para cima - ela não pode forçá-la de volta para o reservatório. Em outras palavras, a água deve mover-se pela bomba apenas em uma direção.

O dispositivo que permite esta ação se chama válvula unidirecional. A válvula unidirecional em uma pistola de esguicho básica consiste em uma minúscula esfera de borracha alojada perfeitamente dentro de uma pequena vedação. Existem dois tipos de válvulas unidirecionais: uma entre o reservatório e a bomba e outra entre a bomba e a boca ou difusor. Uma pistola de esguicho usa duas válvulas unidirecionais: uma entre a bomba e o reservatório e uma entre a bomba e o difusor. Quando o pistão move-se para fora (quando liberamos o gatilho), a área em expansão do cilindro cria sucção, que empurra o líquido no reservatório (água) e o ar. A válvula entre a bomba e o reservatório é posicionada de tal modo que esta sucção empurra a esfera para cima e para fora da vedação. Uma vez erguida a esfera, a água está livre para fluir, saindo do reservatório. A segunda válvula unidirecional é posicionada para que a sucção pressione a esfera para dentro de sua vedação, de modo que nenhum fluido possa passar.

Assim, o movimento para cima puxa a água de baixo para dentro, mas não suga o ar que há no cano. Sem esta segunda válvula unidirecional, não haveria sucção, já que o movimento para cima não baixaria a pressão do ar na bomba - ele puxaria o ar de fora para manter a mesma pressão, de modo que não haveria qualquer força para puxar a água do reservatório.

No movimento para baixo, quando apertamos o gatilho, o fluxo de água é invertido. Na válvula, entre a bomba e o reservatório, a esfera é empurrada para a vedação, bloqueando a passagem da água. Na válvula, entre a bomba e o cano, a esfera é afastada da vedação, de forma que a água pressurizada possa fazer seu trajeto até o bocal.

Este desenho da bomba é perfeito em sua simplicidade, mas apresenta duas limitações:

• A quantidade de água em cada disparo é limitada pelo tamanho do cilindro da bomba que, por sua vez, é determinado pela amplitude do mecanismo de disparo. Para comprimir e expandir mais água, é preciso empurrar e puxar o pistão em uma distância maior, o que significa puxar o gatilho ainda mais para trás.
• A duração da descarga também é limitada. Cada ativação do gatilho cria apenas um pequeno jato. Para esguichar água continuamente, é preciso continuar apertando e liberando o gatilho.

Ao longo de toda a história das pistolas d'água, os projetistas têm enfrentado esses problemas para criarem um sistema melhor de bombeamento. Na próxima seção, veremos dois modelos de pistola d'água que aumentam a amplitude, pressão e duração do fluxo. Depois, conferiremos o projeto da pistola que deu um banho de água fria em todas as outras pistolas desta espécie.