Contenido en aire constante

En las figuras comprendidas entre la Figura 6-14 y la Figura 6-16 se presentan los resultados de las simulaciones (presión en función del tiempo) agrupados en función del contenido en aire. La primera de ellas (Figura 6-14) corresponde a un contenido en aire de un 2,5%, la segunda (Figura 6-15) a un 5% y la tercera (Figura 6-16) a un 7,5%. Por otra parte, en las figuras comprendidas entre la Figura 6-17 y la Figura 6-19 se presentan los resultados de las mismas simulaciones pero representando la presión en función de la posición de émbolos.

Para nombrar las curvas, se les asignó un nombre compuesto por la letra p, seguida de la eficiencia volumétrica expresada en % y de la velocidad de émbolo en cms-1. Así, la curva marcada como p8540 corresponde a una V del 85% y a una velocidad de émbolo de 0,4 ms

-1 . Para este estudio, se ha asignado un mismo color a las curvas correspondiente a una misma eficiencia volumétrica y un mismo tipo de trazo a las correspondientes a una misma velocidad de émbolo.

En las gráficas se han superpuesto tres marcas verticales de tiempo, correspondientes al instante en que el émbolo ha recorrido un 15% de su carrera para las distintas velocidades consideradas: 0,4 ms-1 (la situada más a la izquierda), 0,25 ms-1 (la central) y 0,13 ms-1 (la situada a la derecha). Estos puntos corresponden al momento en que según Browne y Bamforth [Browne y Bamforth, 1977] se cierra el espacio vacío producido al final de la carrera aspirante para una eficiencia volumétrica de un 85%. No se han representado las marcas para otras eficiencias por motivos de claridad en la imagen.

Lo primero que se observa al analizar las curvas correspondientes a un mismo contenido en aire es que el retardo en la subida de presión es tanto mayor cuanto menor es la eficiencia volumétrica. Este incremento en el retardo va acompañado de una disminución de la pendiente en la fase inicial, tanto más acusada cuanto menor es la velocidad del émbolo.

Figura 6-14. Simulación de las curvas de presión en función del tiempo a la salida de la

bomba, para un contenido en aire en la mezcla ra = 2,5%

Figura 6-15. Simulación de las curvas de presión en función del tiempo a la salida de la bomba, para un contenido en aire en la mezcla ra = 5%

Figura 6-16. Simulación de las curvas de presión en función del tiempo a la salida de la bomba, para un contenido en aire en la mezcla ra = 7,5%

Si se comparan las gráficas correspondientes a distintos contenidos en aire (por ejemplo, la Figura 6-14 con la Figura 6-16), se observa que, a igualdad de los otros parámetros, la velocidad de subida de la presión es tanto más baja cuanto más alto es el contenido en aire. También se observa que la sobrepresión (la presión máxima en la fase transitoria) es mayor para contenidos bajos en aire que para contenidos altos.

Por último, se observa que no existe una correlación clara entre el punto en que el émbolo ha recorrido el 15% de su carrera y las curvas correspondientes a un 85% de eficiencia volumétrica de la bomba: En la curva p8540 ( V=85%, ve=0,4ms

-1

), la marca correspondiente se sitúa antes de que empiece la subida de presión, en la curva p8525 ( V=85%, ve=0,25ms

-1 ), la marca está situada cuando aún no se ha alcanzado un 25% de la presión máxima, y finalmente, para la curva p8514 ( V=85%, ve=0,13ms-1), cuando se ha alcanzado un 40% de la

presión máxima para estas condiciones. Las intersecciones entre las marcas de tiempo y las curvas indicadas se han indicado mediante un círculo verde en las figuras correspondientes. Si se efectúa una representación de la presión en función de la posición del émbolo, se observa con mucha mayor claridad el efecto de cada uno de los parámetros (Figura 6-17 para ra=2,5%, Figura 6-18 para ra=5% y Figura 6-19 para ra=7,5%); ya que se elimina el efecto distorsivo de la velocidad variable del émbolo sobre las gráficas en función del tiempo

En estas gráficas, se han situado marcas espaciales, en forma de líneas rojas verticales, que, de izquierda a derecha, corresponden a un 5, 10 y 15% de la carrera del émbolo. Tal como se ha indicado anteriormente, estos son los puntos en que según Browne y Bamforth [Browne y Bamforth, 1977] se cerraría el espacio vacío producido al final de la carrera aspirante para los valores considerados de V (95, 90 y 85% respectivamente), y por tanto debería empezar a

cualquiera de las curvas correspondientes al mismo V (marcados con círculos en las figuras)

se advierte que para un V =95% la intersección se encuentra antes de lo esperado, para V

=95% se encuentra prácticamente en el punto esperado, y para V =85% se encuentra después

de lo esperado, lo que indica que incluso si se efectuase una corrección al método de Browne y Bamforth por la velocidad variable del émbolo, no mejoraría suficientemente la precisión del método. Por tanto, estas simulaciones permiten confirmar (tal como se ha mencionado en el Capítulo 4), que la variación en la velocidad de émbolos no es la única causa en la sobreestimación de volúmenes cuando se usa este método.

En este tipo de representación, puede apreciarse que, para una eficiencia dada, la fase inicial de las curvas es prácticamente idéntica, y que solo empiezan a divergir cuando el émbolo ha recorrido una parte apreciable de su carrera: 0,1m (un 7,1%) para ve=0,4ms-1, 0,13m (9,3%)

para ve=0,25ms

-1

y 0,16m (un 11,5%) para ve=0,4ms

-1 .

Figura 6-17. Simulación de las curvas de presión en función de la posición del émbolo a la salida de la bomba, para un contenido en aire en la mezcla ra = 2,5%

Una vez que se inicia la divergencia de las curvas, se hace patente el efecto de la disminución de la velocidad del émbolo, que se manifiesta en un decremento de la pendiente de las curvas correspondientes.

Por último, si se comparan las tres figuras, se advierte inmediatamente el efecto del incremento en el valor de ra: Su aumento produce una disminución en la velocidad de subida de la presión,

a la vez que disminuye el valor máximo de esta en el régimen transitorio. Por otra parte, parece tener poca influencia sobre el momento en que la presión empieza a subir, que depende fundamentalmente de la eficiencia volumétrica.

Figura 6-18. Simulación de las curvas de presión en función de la posición del émbolo a la salida de la bomba, para un contenido en aire en la mezcla ra = 5%

Figura 6-19. Simulación de las curvas de presión en función de la posición del émbolo a la salida de la bomba, para un contenido en aire en la mezcla ra = 7,5%