El Motor más Simple del Mundo - Introducción a los Pulsorreactores sin Válvulas

Lo sorprendente de los motores pulsorreactores sin válvulas es que son los más simples que se conocen, y esto se debe a que no tienen partes móviles; en esencia, son solo un tubo hueco de forma y diámetro variables. Eso es todo. Igual que nuestro frasco de vidrio. A pesar de su anatomía extremadamente simple, su principio de funcionamiento es bastante complejo y puede ser difícil de explicar y comprender. Esto se debe a que dentro de un pulsorreactor ocurren simultáneamente tres procesos distintos para garantizar su funcionamiento continuo. El primer proceso involucra la dinámica de fluidos causada por la combustión del aire y el combustible dentro de la cámara de combustión del motor. El segundo proceso es acústico e involucra las ondas sonoras creadas por la combustión. El tercer proceso es termodinámico e involucra los rápidos cambios de temperatura de los gases dentro del motor. Como pueden ver, hay muchos factores que complican las cosas, pero si logran comprender correctamente un pulsorreactor, les prometo que obtendrán una nueva apreciación y comprensión multidisciplinaria de las increíbles capacidades de la física, incluso sin partes móviles. El motor pulsorreactor que utilizaremos en nuestra explicación es el Lockwood-Hiller, de principios de los años 60, fruto de cien años de ensayo y error, y probablemente sea el diseño más popular hoy en día, gracias a su excelente equilibrio entre facilidad de arranque, empuje, eficiencia y fiabilidad. Las partes principales de cualquier motor pulsorreactor son la admisión, el escape y la cámara de combustión. Para arrancar el motor, inyectamos combustible; en la mayoría de los casos, se trata de propano desde un tanque, que se inyecta directamente en la cámara de combustión o delante del motor, en la admisión. También instalamos una bujía dentro de la cámara de combustión. Esta bujía solo se necesita durante el arranque y no se utiliza posteriormente. Imaginemos que abrimos la válvula de propano y dejamos entrar combustible en la cámara. Dado que el motor es un tubo hueco, ya contiene aire, lo que significa que ahora tenemos una mezcla de aire y combustible en la cámara. Encendemos esa mezcla, lo que provoca la combustión. A medida que el frente de llama de la combustión se expande, la presión y la temperatura aumentan drásticamente. Esta expansión de la combustión fuerza y ​​acelera las masas de aire en la admisión y el escape del motor. Un motor a reacción es un motor de reacción. Como saben, por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Así, al acelerar la masa de aire en una dirección, la fuerza reactiva mueve el motor en la dirección opuesta, y si conectamos ese motor a algo, ese algo se moverá junto con el motor. Así pues, lo que tenemos dentro de un pulsorreactor es algo que François H. Reynst, considerado uno de los pioneros más importantes de la combustión pulsada moderna, denominó respiración térmica. Entonces, si los pulsorreactores son tan simples y pueden generar empuje, ¿por qué no se han extendido más? Bueno, en primer lugar, su bajo consumo de combustible. Una de las razones es que se enciende la mezcla de aire y combustible con el calor de los gases de escape. Esto significa que, al encenderse, siempre tenemos una mezcla de aire y combustible de los gases de escape que no es ideal, lo que provoca una combustión incompleta del combustible que luego se escupe por la admisión y el escape. La otra razón por la que tenemos una baja eficiencia es la falta de compresión activa. Un turborreactor o un turbofán tienen una sección de compresión compuesta por varios estatores y rotores que fácilmente multiplican por cinco la presión del aire o incluso más. Un pulsorreactor solo dispone de presión atmosférica. Al encender el aire comprimido y el combustible, se alcanza una temperatura de combustión mucho más alta, lo que no solo ayuda a quemar el combustible de forma más completa, sino que también alcanza una presión de combustión mucho mayor, lo que genera un mayor empuje. Otra razón por la que los pulsorreactores producen menos empuje es la naturaleza intermitente de la combustión, que simplemente es menos capaz de producir un empuje alto en comparación con la combustión constante dentro de un turborreactor o un turbofán. El último inconveniente es el ruido. Los pulsorreactores son increíblemente ruidosos en comparación con la mayoría de los demás motores. A pesar de sus inconvenientes, los pulsorreactores son, con diferencia, la forma más sencilla y rentable de lograr propulsión o vuelo, lo que los convierte en candidatos ideales para aviones de radiocontrol y otras aeronaves no tripuladas. 00:00 Motor a reacción en frasco de vidrio 03:46 Principio de funcionamiento y dinámica de fluidos 12:16 Acústica 17:28 Termodinámica 18:55 Ventajas y desventajas #d4aespanol