Tecera variante

Pulso reactor con caldera flash monotubo 

Para encarar la construcción de una máquina que utilice una caldera flash, es buena idea construir primero la caldera y estudiarla.

Cuando estaba trabajando (?) en la primera variante compré unos metros de un tubo de aluminio de aproximadamente 1 mm2 de sección interior y 3mm de diámetro exterior. Con una pared gruesa y de material buen conductor del calor sabía que no iba  a servir para hacer motores pof-pof pero me gustó (igual probé y como esperaba no funcionó, pero no saque conclusiones, mejor espere a leer la cuarta variante).

Estos tubos capilares  se suelen usar en equipos de refrigeración (he encontrado en internet en una lista de precios de repuestos para refrigeración, tubos de 0,8 mm de cobre que deberían funcionar perfectamente*). Por lo que es una buena idea buscarlos como repuestos de equipos de refrigeración. Yo lo conseguí en un comercio que vende metales (chapas, barras, tubos, etc). 

 *en efecto se consiguen facilmente tubos capilares de cobre de 0.8, 1  mm y mayores, en las casas de repuestos de refrigeración. He probado estas máquinas con el tubo de 0.8 mm y la diferencia es que, manteniendo las mismas dimensiones, aumenta la frecuencia (¿?!). Parecen funcionar mejor que con el tubo de aluminio que usé.

 La primera experiencia fue tomar un tubo de unos 20 cm hacerle unas espiras (creo que fueron 3 o 4) de unos 15 mm de diámetro y colocar un deposito con agua en un extremo (gotero de 5 ml, el estándar de las gotas para los ojos al que se le cortó la base)  dejando el otro extremo libre.

Este tubo es muy fácil de doblar pero tiene el inconveniente que al cortarlo las rebabas tapan el agujero y hay que reabrirlo con un alambre de acero de aprox. 1 mm2 de sección. Una forma rápida de cortar estos tubos es por fatiga, se lo toma con una pinza y se lo dobla repetidas veces hasta que se rompa. La terminación no es muy prolija pero el tubo queda abierto lo que ahorra mucho trabajo.

La idea era colocar una vela en la zona de las espiras y, una vez caliente, agregando agua al depósito producir un chorro de vapor.

Resultado: se produjo un chorro de vapor,  pero pulsante. 

pulsoreactor.mov

La explicación surge inmediatamente, al llegar el agua a la zona caliente del tubo (la caldera flash propiamente dicha) se produce una muy rápida vaporización y una sobrepresión que por un lado expulsa el vapor por el extremo libre y por otro aleja el agua de la caldera. Cuando la presión disminuye el ciclo se repite.

Si comparamos esto con el funcionamiento de un pulso reactor como el que tenía las bombas V1 de la segunda guerra las diferencias son muy pocas:

1) en la V1 la combustión es interna y en este caso externa (un mechero de alcohol, una vela no es una fuente suficientemente poderosa para que funcione en forma estable).

2) en la V1 hay una válvula en la entrada que permite que el aire circule en un solo sentido, en este caso esta función la cumple la inercia de la columna de agua en la zona fría del aparato. Se podría agregar una válvula pero no es necesaria.

En mi opinión es un muy buen ejemplo para explicar el funcionamiento de los pulsoreactores convencionales.

Para ver si es capaz de mover un bote  hice una balsa  con el  embalaje  de un comparador pegando el motor con masilla epoxi. Es resultado no es muy impresionante, pero funciona y hace pof..pof..pof...

En la balsa se elevó el final del tubo por encima del nivel del depósito para poder cargar el agua antes de calentar el tubo (el agua circulando por el tubo toma mucho mas calor que el chorro pulsante de vapor), al principio expulsa el agua sobrante y comienza a funcionar. Además hay que inclinar el extremo hacia abajo para evitar que el agua retroceda y apague la llama.  

balsa.mov

Como observación me da la impresión que debe haber un cambio cualitativo en la forma en que se intercambia el calor entre las paredes del tubo y el agua para diámetros inferiores a aprox. 1 mm. 

No he obtenido buenos resultados con tubos de mayor diámetro. Aún aumentando bastante la longitud tiende a salir algo de agua pulverizada. Es posible que el fenómeno esté ligado a la relación entre el diámetro del tubo y el espesor de la capa límite.

En realidad cronológicamente esta versión es posterior a la cuarta variante, con la que no obtuve buenos resultados por lo que decidí simplificar el problema estudiando solo la caldera