Hola,

Pero si lo entiende, permitame presentarme:
Mi nombre es Jorge Hugo Cordero tengo 48 años, soy de la ciudad de La
Plata (Argentina), Ing. Electricista y tornero aficionado.
Le escribo porque he hecho un sencillo motor pof-pof usando un tubo de
ensayo, un tapón de goma, un tubo de vidrio de 4 mm y una vela que puede resultar de interés para uso didáctico.

Adjunto unos archivos con imágenes del motor.

Hace unos meses uno de mis sobrinos me pidió que le hiciera el motor
para una lancha pof-pof.
Pero con los tubos que pude conseguir, no obtuve buenos resultados.
Probé unas cuantas variantes, y finalmente llegue a una serie de conclusiones
1)Conviene usar tubos de pared delgada. Como el motor funciona gracias
al gradiente térmico que se establece dentro del tubo, necesitamos que
la conducción del calor en el sentido longitudinal sea la menor
posible y la transversal lo mayor posible. El objetivo es que el
gradiente sea grande y se llegue a temperaturas menores a la de
ebullición lo mas cerca posible de la llama con lo que la cantidad de
agua que interviene en la oscilación sea máxima.
2) Conviene que la resistencia térmica del material del tubo sea
relativamente alta (acero inoxidable). En el sentido transversal la
resistencia térmica en las superficies en contacto con el aire y el
vapor parecen, según mi experiencia, bastante mayores que la de la
pared del tubo por lo que no influye demasiado el material del tubo
sobre el pasaje de calor entre la llama y el vapor. Pero si aumenta la
resistencia térmica longitudinal en forma notable.
3)Aumentar el volumen de la burbuja de vapor. Dentro de este sistema
oscilatorio la burbuja es el elemento elástico y un aumento del
volumen producirá un aumento de la amplitud con lo que se aprovechará
mejor el gradiente obtenido.
3)Como la transferencia de calor entre el vapor y el medio se produce
a través de las paredes del tubo, es importante que el diámetro del
tubo sea pequeño (en la zona donde se establece la oscilación) para
que la relación entre superficie y volumen del cilindro sea mayor y la
transferencia mas eficaz. Las mismas condiciones optimizan el otro
mecanismo importante, que es el efecto refrigerante que produce la
columna de agua oscilante sobre las paredes del tubo (cual mecanismo
es el dominante dependerá del espesor de la pared y su material).
Un diametro demasiado pequeño aumenta la importancia de las fuerzas
viscosas por lo que debe haber un limite a partir del cual la reducción de
diametro deja de ser favorable.
Estas conclusiones me parecen razonables pero pueden ser totalmente
erróneas, sin embargo me basé en ellas para hacer un motor que
funcionó.
Es una variante que usa dos tubos concéntricos. El tubo exterior
cerrado en un extremo y con una tapa atravesada por el tubo interior
en el otro.

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Lo hice en acero inoxidable torneando las piezas, el tubo exterior era
de 40 x 6 mm y pared de unas 4 décimas y el interior de 3 mm y el mismo
espesor, este es de una sola pieza incluyendo la tapa a la que se soldó
un tubo de bronce de 3mm diámetro interno para prolongar el tubo interior.

A pesar de que se debe purgar el aire calentándolo y dejándolo enfriar
dentro del agua, una ves que ingresó algo de agua en la cámara, al
aplicársele la llama el motor se termina de purgar solo y comienza a
funcionar en forma bastante estable.
La idea parecía buena porque:
1)se produce una burbuja bastante grande.
2)al no estar el tubo interior en contacto directo con la llama su
temperatura será menor a la del exterior y el vapor sufre un pequeño
enfriamiento al ingresar al tubo interior. Se incrementa el gradiente.
3)si el agua ingresa al tubo interior en la zona de la burbuja, esta
será enfriada estimulando el ingreso del agua y aumentando la amplitud
de la oscilación.

La única forma de saber si esto es así, era verlo y se me ocurrió
hacerlo con vidrio.
En la foto materiales.jpg, se ven los elementos usados.
Como consejo, el tapón de goma debe ser agujereado con una mecha
(broca) del mismo diámetro que el tubo. De esta forma el tubo entra
deslizando sin mucha dificultad y el sellado es mas que suficiente (la
presiones en juego son muy bajas).
Creo que no hace falta decirlo pero para prepararlo, se llena el tubo
de ensayo con agua y luego se pone la tapa, tratando que no queden
burbujas de aire, aunque si quedaran igual funciona.
Como no conseguí tubos de ensayo de pirex, he tenido que tener la
precaución de alejar la llama (1 cm es suficiente y ademas se evita el
ahumado) y ubicarla antes del extremo del tubo interior para que el
calor se aplique sobre una zona con agua.
He probado con tubos de distintos diámetros (entre 2 y 4 mm de diametro
interno) y funciona, las dimensiones de los tubos no son críticas y la
ubicación del extremo del tubo interior tampoco. Cosa que no esperaba.
Si influye en la forma en que se expulsa el aire sobrante y en ese sentido
parecen algo mejor los de menor diametro.
El ángulo tampoco es demasiado critico, pero influye sobre el tiempo
que tarda en arrancar y la forma en que colapsa.
El motor funciona unos minutos (a veces mas de 15) y se tiende a
detener, en este momento puede ocurrir que el agua ascienda por el
tubo hasta ingresar a la burbuja llenándose de agua y quedando una
burbuja de aire, cuando se vuelve a formar la burbuja de vapor se
expulsa algo de aire y comienza a oscilar. La otra posibilidad es que
el agua siga descendiendo hasta liberar algo del aire, con lo se
restablece la oscilación.
Mi gran sorpresa es que el motor es muy tolerante a los cambios en su
geometría y a la magnitud de la llama.
En mi opinión esto se debe a que al producirse fluctuaciones de
presión y tener una cantidad apreciable de agua a temperatura de
ebullición, se produce una sincronización entre la producción de vapor
y la oscilación de la columna de agua lo que favorece el
funcionamiento.

Saludos,
Jorge H. Cordero

Video Movie 1

Video Movie 2

Hola,
Le presento otro motor que hice este fin de semana para probar el funcionamiento de una caldera flash monotubo.
Consiste en un tubo de alumio de algo menos de 30 cm,con un diametro exterior de 3.25 mm y uno interno de aprox.1 mm.
Cerca de uno de los extremos se lo dobla formando una bobina (caldera flash), y se lo une a un tubo de mayor diametro, en este caso un tubo de vidrio de 4 mm de diametro interno pegado con sellador de siliconas.
En el otro extremo se coloca un deposito para el agua (un gotero).
La fuente de calor es un mechero de alcohol porque la vela que usé en el motor anterior no es lo suficientemente intensa para que funcione esta máquina.
Primero se enciende el mechero y se calienta la caldera a una temperatura bastante superior a los 100 °C.
Luego se agrega el agua al depósito.
Al llegar el agua a la zona caliente del tubo se vaporiza rapidamente y la presión la empuja nuevamente hacia el deposito. La misma presion desaloja el agua del tubo de mayor diametro produciendo la propulsión.
Al enfriarse el vapor se repite el ciclo.
Es una maquina que todavia no he estudiado y que con las medidas que le he dado tiene un comportamiento un tanto errático. Pero sirve para demostrar la factibilidad de la idea y me hace suponer que por este camino se pueden hacer motores mas eficientes para la propulsión de botes de juguete que con el que le envié antes.
Me parece un buen experimento para entender el principio de funcionamiento del pulso reactor de las bombas V1 de la segunda guerra.
Le envio un video con unas pruebas que hice ayer.
Saludos
Jorge H. Cordero

 

 

sobre este ultimo motor he hecho algunas pruebas adicionales.
1) usando un tubo metalico (laton de 3 mm diametro interno) reemplasé el de vidrio y lo doble de forma que este sumergido casi en su totalidad entrando en el una mayor cantidad de agua ( el de vidrio, al ser recto, se llena solo parcialmente y en forma muy irregular).
Resultado: a la oscilación de la caldera se le superpone ocasionalmente una oscilación de alta frecuencia (tipo Pop-pop). El resultado no me pareció satisfactorio pero si muy interesante.

2)Suprimí el tubo de mayor diámetro para observar el funcionamiento de la caldera sin interferencias. Es algo mas estable y mejora al calentarse. La clave parece ser obtener una temperatura lo mas alta posible en la caldera.

3) Esta mañana probe usar esta última versión para impulsar una pequeña balsa y funciona y ademas hace POP...POP...POP......
Le adjunto una foto del motor y video.

Saludos
Jorge H. Cordero

 

4-7-06
Hola,
Lamento no escribirle en ingles, pero de hacerlo
1)tardaria mucho en responderle.
2)es muy probable que le resulte mas dificil entenderme.
La maquina a diferencia de lo motores Pop-Pop normales es de ciclo abierto y se alimenta por gravedad con el agua del depósito.
A pesar de ser una forma menos eficiente de impulsar el bote, me gustó la idea de hacer un bote a reacción y funciona. En mi opinion no es un motor Pop-Pop es un pulsoreactor de vapor. Se podria usar una válvula en la entrada y seria igual al motor de una V1. Pero la complicacion no es necesaria.
A leido el mail anterior (del 4 de abril)? En él describo el motor con mas detalle y adjunto un video de la primera máquina.

He visto que el agregado de un tubo adicional de mayor diametro para impulsar agua como la maquina del primer mail complica el funcionamiento y la forma correcta de encarar el desarrollo es primero hacer una caldera eficiente.
Y una ves logrado esto recien encarar la complicación de agregar el otro tubo.

Saludos y que se mejore,
Jorge H. Cordero