Publicado: Ene 31, 2019

¿Tener limitadores de flujo en mi máquina significa que obtengo la misma velocidad de flujo independientemente de dónde tenga la presión de mi bomba ajustada?

La respuesta corta es no. El flujo y la presión están vinculados, por lo que, en igualdad de condiciones, aumentar la presión aumentará el flujo que sale de un restrictor. Sin embargo, la física en torno al flujo es complicada, especialmente cuando comienzas a tener en cuenta un café. disco de hockey.

Primero, necesitamos entender qué hace un limitador de flujo. Un limitador de flujo es una sección de tubo con un diámetro muy pequeño (típicamente 0,8 mm), colocada en algún lugar entre la bomba y el grupo en una máquina de café espresso. Parece una tuerca ciega con un orificio que la atraviesa. El pequeño diámetro de un limitador de flujo limita el flujo, lo que aumenta el tiempo que lleva mojar el disco de hockey y llene el espacio sobre el disco de hockey (espacio de cabeza), creando una pequeña ventana de baja presión pre-infusión.

Primero, echemos un vistazo a un esquema simplificado de la ruta que toma el agua para llegar al café:

El agua que ingresa a la máquina es presurizada por la bomba, forzándola hacia las tuberías que conectan la bomba al limitador de flujo. El manómetro generalmente está conectado a las tuberías aquí, lo que significa que mide la presión en la bomba, en lugar de la presión en el café. disco de hockey sí mismo. El limitador de flujo se encuentra entre la bomba y el cabezal del grupo, generalmente bastante cerca del grupo en sí. En la cabecera del grupo, el agua debe fluir a través de pequeños orificios en el bloque de dispersión y la mampara de ducha, pasar por el espacio de cabeza entre la pantalla y el disco de hockey, y luego finalmente a través del disco de hockey sí mismo.

Consideremos el caso cuando la bomba está encendida, pero no hay café en el grupo. La presión hace que el agua fluya a través de las tuberías hacia el restrictor, aumentando la presión en la tubería hasta que alcanza el ajuste. presión de la bomba. Aguas abajo del restrictor, el agua puede fluir fácilmente a través del cabezal de grupo. Esto significa que la presión no puede acumularse en el grupo, por lo que podemos ignorar efectivamente lo que sucede aquí en este caso. En cambio, el flujo en todo el sistema está determinado por el flujo a través del restrictor. (Estamos ignorando la pequeña parte de resistencia creado por las propias tuberías en este caso)

El restrictor en sí es un tubo pequeño, lo que significa que podemos considerar que el flujo de agua a través de él es laminado. Esto significa que el agua moléculas pasar a través de él en líneas rectas, en lugar de crear remolinos que interfieran con el flujo. En flujo laminar, el caudal es directamente proporcional al gradiente de presión., lo que significa que si duplicas el presión de la bomba, duplica el caudal. Entonces podemos ver claramente que el restrictor no da un flujo constante, pero aún varía con el presión de la bomba.

El flujo turbulento ocurre cuando el agua pasa a través de una abertura más amplia, por ejemplo, en una caldera de preparación dedicada. En el flujo turbulento, los remolinos interfieren más con el flujo a medida que aumenta la presión, lo que significa que el flujo solo aumenta con la raíz cuadrada de la presión. No obstante, un aumento de la presión todavía significa un aumento del caudal.

Una vez que se toma en cuenta el disco de hockey, las cosas se vuelven un poco más complicadas. Consideremos la situación cuando el flujo a través del disco de hockey es muy lento (cercano a cero). En este caso, una vez que disco de hockey está mojado y el espacio de cabeza está lleno, la presión en el grupo se acumulará hasta llegar a ser más o menos la misma que la presión en la bomba. Debido a que el agua pasa por el restrictor más fácilmente que por el disco de hockey, ya no restringe el flujo, sino que el flujo a través de todo el sistema está determinado por la rapidez con que se mueve a través del disco de hockey. En este caso, la presión puede tener efectos inesperados en el caudal, debido al efecto de la presión en el disco de hockey sí mismo. El aumento de presión aumentará el flujo hasta cierto punto, pero la alta presión puede presionar las partículas de café en el disco de hockey juntos, eliminando cualquier espacio para que el agua fluya, y así realmente reducir el flujo. (Rao 2013a)

Una situación de la vida real se encuentra en algún lugar entre estos dos escenarios. La presión aguas arriba del restrictor siempre será más o menos presión de la bomba. Al principio, el disco de hockey crea fuerte resistencia al flujo de agua, permitiendo que la presión se acumule aguas abajo del restrictor, creando una situación similar a la del segundo escenario anterior. A medida que aumenta la presión en el grupo, el flujo a través del disco de hockey aumentará hasta cierto punto, y en este escenario, el caudal está determinado por la composición de la disco de hockey. Sin embargo, a medida que los sólidos del café comienzan a disolverse, los disco de hockey comienza a descomponerse durante el disparo, proporcionando cada vez menos resistencia (Rao 2013b). Esto significa que el caudal a través del disco de hockey aumentará a lo largo de la duración de la toma, hasta que se acerque a la misma velocidad que tiene sin café en el grupo. En este punto, volvemos al primer escenario anterior, donde el caudal es exactamente proporcional al presión de la bomba.

Lo interesante a tener en cuenta aquí es que incluso con presión de la bomba, la presión en el disco de hockey en realidad, está disminuyendo a lo largo de la toma, pero la tasa de flujo está aumentando. Ésta es una de las razones por las que el perfil de flujo, a diferencia del perfil de presión, es tan interesante: puede compensar las inconsistencias en el disco de hockey, especialmente cuando comienza a descomponerse.

Una nota técnica final: una máquina de café exprés que utiliza un intercambiador de calor para calentar el agua de preparación a menudo tendrá limitadores de flujo adicionales en el circuito de calentamiento. Estos no afectan el flujo al grupo cuando la bomba está activada, sino que controlan la rapidez con la que circula el agua a través del intercambiador de calor y, por lo tanto, influyen en la temperatura de preparación.

Referencias

S Rao, 2013a. Capítulo 3: Presión de la bomba. En: Extracción de espresso: medición y maestría

S Rao, 2013b. Capítulo 11: Perfiles de presión. En: Extracción de espresso: medición y maestría

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1 Comentario

  1. john

    El caudal a través del restrictor siempre será el mismo a menos que haya un disco de café corriente abajo creando más restricción. La tasa de flujo fuera del lecho de café será cero hasta que todo el aire se haya agotado de la canasta y se haya reemplazado con agua, pero la tasa de flujo a través del chorro restrictor determinará la rapidez con la que eso sucederá.
    https://thammyxinh.vn/day-hoc-phun-xam-tham-my/

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