PULSO REACTOR

Un pulsorreactor es un tipo de reactor nacido en Alemania creado por Paul Schmidt alrededor de 1920. Fue el primer reactor fabricado en serie para fines bélicos de la historia. Concretamente el modelo Argus I diseñado para propul-sar la bomba voladoraV1, el motor Argus I tenía un empuje máximo de unos 400 kg y su autonomía era de unos 35 minutos de funcionamiento, equiva-lente a la vida útil del sistema de válvulas empleadas en la admisión. Después, debido al desgaste por las tremendas presiones que el mismo manejaba, las láminas de admisión de las válvulas terminaban por destruirse causando la paralización del reactor.

• Existen dos clases de pulsorreactores: el pulsorreactor de válvulas y el pulsorreactor sin válvula. El Argus I es un ejemplo claro de pulsorreactor del primer tipo.

Reactores de válvulas

Su estructura consta de tres partes fundamentales:

• Sistema de válvulas

• Cámara de combustión

• Tubo de salida de gases

Esquema de funcionamiento de un pulsorreactor

Su funcionamiento depende de un flujo de aire (1) que entra a través de las válvulas situadas en la parte frontal del reactor donde se mezcla con el com-bustible (2) que sale de un conjunto de inyectores situados en el sistema de válvulas. Una bujía hace explotar la mezcla (3), haciendo que la fuerza de la explosión acelere los gases en ambas direcciones lo cual provoca que las válvulas de admisión de aire se cierren haciendo que el gas se vea forzosa-mente obligado a salir por el tubo de salida de gases (4), produciendo el em-

puje, y luego crea un vacío haciendo que las válvulas de admisión vuelvan a abrirse para posteriormente repetir la operación.

• Una vez iniciada la ignición parte de la energía de la explosión se trans-forma en calor que calienta el cuerpo del reactor, lo cual facilita después la tarea de la ignición pulsátil haciendo innecesario después tener que utilizar la bujía como fuente de ignición, lo cual hace que el reactor tenga un fun-cionamiento autosostenido sin la intervención de ningún mecanismo de igni-ción externa tras el encendido. El mayor inconveniente de este sistema es principalmente la vida útil de las válvulas de admisión, ya que al ser simples tiras de aceroflexible aguantan durante poco tiempo las tensiones y las tem-peraturas a las que el reactor las somete, haciendo que en muy pocos minu-tos empiecen a sufrir fatiga estructural, y empiecen a desintegrarse o a fundirse, haciendo de este sistema algo muy delicado y de vida efímera, aunque muy barato de construir en comparación a otros tipos de reactor.

Reactores sin válvulas

Estos pulsoreactores son el máximo exponente de la evolución del pulsoreac-tor. Los primeros modelos empezaron a aparecer pasada la Segunda Guerra Mundial. Las naciones aliadas empezaron a investigar el potencial de estos re-

actores para diversos fines, y empezaron a desarrollar pulsorreactores sin válvulas para poder alargar su vida útil y así poder aprovechar las posibili-dades que podían ofrecerles, aunque la llegada del turborreactor ahogó a esta tecnología por completo Existen multitud de modelos, pero el más eficiente y el más conocido es el denominado Lockwood Hiller que aunaba en su diseño la sencillez y una magnífica relación peso/empuje, también siendo estos reac-tores de gran fiabilidad al no poseer ninguna pieza móvil. Además son reac-tores comparativamente hablando más seguros que sus predecesores con válvulas. Es poco probable que sufran daños por ingestion de partículas sóli-das o fluidos.El funcionamiento de estos reactores a grandes rasgos es similar, sólo que al no poseer sensibles juegos de válvulas, estas han sido sustituidas por un método de retorno de gases calientes.

La explicación es la siguiente:

1. El pulsoreactor Lockwood Hiller es en realidad una tubería doblada con forma de U en la parte central de uno de los dos lados hay un abultamiento visible que es donde se encuentra la cámara de combustión, donde se alo-jan el inyector de combustible y la bujía de encendido.El proceso de encen-dido empieza cuando desde la tobera del lado de la U donde esta situada la cámara de combustión se inyecta una corriente de aire que ha de iniciar el correcto ciclo de combustion.

2. Acto seguido se inicia la inyección del combustible y se procede a que-marlo mediante la bujía de encendido. En ese momento se produce una ex-plosión que hace que el aire dentro del reactor empiece a expandirse rápi-damente por toda la U produciendo así el empuje del reactor, pero el recor-rido del aire en las dos direcciones es desigual en distancias lo que provoca que en el momento en el cual la explosión da lugar al vacío parte de los gases calientes que han tenido que atravesar el camino más largo por el arco de la U retornen a la cámara de combustion mientras el lado de la cá-mara de combustion absorbe aire fresco del exterior, obteniendo así el re-torno de una parte del gas caliente de la explosión inicial, lo cual provoca la siguiente explosión en la cámara de combustion.

3. Finalmente de esta manera la combustión se convierte en autosostenida sin falta alguna de válvulas, ni de continuos chispazos de la bujía.

Ventajas y desventajas

• Los pulsorreactores de hoy no tienen casi ninguna función destacable en el mundo aeronáutico y han quedado relegados al puesto de hobby domés-tico, al producirse manualmente para aplicaciones de aeromodelismo o como curiosidad científica.

• Los pulsorreactores poseen características que les hacen merecedores de cierto respeto frente a otros tipos de reactor: su construcción es muy sen-cilla, no requieren de grandes equipos ni tampoco de materiales inusuales para su construcción, muchos modelos valveless pueden desarrollar grandes potencias sin ser excesivamente caros de realizar, además de que un pul-soreactor puede quemar casi cualquier tipo de combustible (petroderivados, gases, alcoholes etc etc..). También son reactores de gran sencillez de reparación y se pueden producir en tiempos muy pequeños.

• Elevados consumos - incapacidad para alcanzar cotas supersónicas.

• Escaso margen de aceleración debido a su funcionamiento por resonan-cia, dado que si se intenta variar su funcionamiento entre el escaso margen de frecuencias de explosión que el reactor tiene, puede que este se pare súbitamente o que se vuelva más ineficiente y deje de dar impulso correcta-mente.

ASPAEN Gimnasio Cartagena

Feria de la ciencia

Integrantes:

· Juan Miguel Franco· Germán Locarno· Jorge Carreño· Jorge Patricio Daniels

“Pulsoreactores”

27 - Mayo - 2010