calentador húmedo

Un calentador húmedo es un motor de combustión de ciclo cerrado diseñado para funcionar con una mezcla rica de combustible y aire dentro de una cámara sellada, con agua inyectada deliberadamente en la zona de combustión. El motor quema un combustible de hidrocarburo (típicamente queroseno o similar) en aire rico en oxígeno u oxígeno puro; a medida que se quema, el operador o una válvula automática inyecta agua de mar o agua dulce en los gases calientes de la combustión. Esta agua se convierte instantáneamente en vapor, que se expande drásticamente y acciona el pistón o la turbina del motor. El escape sale como aire cálido y húmedo.

Los calentadores húmedos impulsaron la mayoría de los motores de torpedos militares y algunos comerciales desde la década de 1890 hasta mediados del siglo XX. La adición de vapor proporcionó a un motor de combustión interna convencional aproximadamente un 50% más de potencia con la misma cilindrada, porque la expansión del vapor añade una segunda fase de menor presión a la carrera de potencia. Esto permitió una propulsión compacta y ligera en espacios confinados: el tubo de torpedo de un submarino o, más tarde, el arnés de un rebreather de buzo. La eficiencia térmica era pobre y el consumo de combustible alto, pero lo que importaba era la densidad de potencia.

El mecanismo funciona porque el calor latente de vaporización del agua es enorme. El agua fría inyectada absorbe el calor de los productos de la combustión (que suelen alcanzar entre 1800 y 2200 °C), hierve instantáneamente y ocupa aproximadamente 1600 veces su volumen original como vapor a presión atmosférica. La presión dentro de la cámara aumenta bruscamente, impulsando el pistón con más fuerza de lo que lo harían solo los gases de combustión. El motor también funciona más frío en general: la inyección de agua enfría las paredes y la culata del cilindro, reduciendo el estrés térmico y permitiendo relaciones de compresión más altas o mezclas de combustible más ricas sin detonación.

Peligros comerciales y el declive del calentador húmedo

Los calentadores húmedos eran notoriamente difíciles de controlar. La relación combustible-oxígeno tenía que mantenerse dentro de una banda estrecha, o el motor fallaba, explotaba o se corroía internamente por combustible sin quemar o calor excesivo. La corrosión y la incrustación de sal de la inyección de agua de mar ensuciaban las válvulas y los pistones. El momento de la inyección de agua tenía que ser preciso: demasiado pronto y apagaba la llama; demasiado tarde y no añadía ninguna expansión útil. Los torpedos militares a veces usaban carburo de calcio, que reaccionaba con el agua para producir gas acetileno para una potencia extra, pero con mayor riesgo de detonación.

Después de la Segunda Guerra Mundial, los calentadores húmedos dieron paso a motores diésel de ciclo cerrado y motores térmicos con intercambiadores de calor externos, que eran más fiables y eficientes. Los calentadores húmedos a pequeña escala persistieron en aplicaciones especializadas como la propulsión submarina experimental y los rebreathers de buceo profundo hasta la década de 1970, pero los equipos de respiración de circuito cerrado modernos utilizan generadores químicos de oxígeno (como velas de peróxido de litio) o cilindros de oxígeno densos en su lugar. El término sobrevive principalmente en la literatura histórica y de ingeniería militar, y en la terminología de los ingenieros de torpedos que se formaron antes de 1960.