Los cohetes de combustible s\u00f3lidos son utilizados como aceleradores de transbordadores espaciales durante los dos primeros minutos de vuelo. Estos se componen principalmente por una carcasa, una capa de aislaci\u00f3n, una tobera, la carga propulsora (combustible s\u00f3lido) y un encendedor para dar comienzo a la ignici\u00f3n del sistema. La mayor novedad de este sistema de propulsi\u00f3n recae justamente en el tipo de combustible que se utiliza (en estado s\u00f3lido), lo que entrega muchas ventajas versus los sistemas de propulsi\u00f3n con combustibles l\u00edquidos.<\/p> Uno de los puntos de mayor importancia es la alta densidad de estos combustibles comparados con otros combustibles l\u00edquidos, pudiendo almacenar una mayor cantidad de \u201cenerg\u00eda\u201d dentro de una misma geometr\u00eda. El hecho de que el combustible est\u00e9 en estado s\u00f3lido y sea notoriamente menos vol\u00e1til que los combustibles l\u00edquidos, hace que su almacenaje sea m\u00e1s seguro y sencillo, siendo su manejo mucho m\u00e1s simple y reduciendo tanto los costos de construcci\u00f3n como de disposici\u00f3n.<\/p> El material \u201cpropulsor\u201d es una mezcla entre un agente oxidante, un material a oxidar y un ligante. Generalmente se utiliza Perclorato de amonio (NH4ClO4) como agente oxidante, aluminio atomizado como combustible (Al) y HTPB (polibutadieno con radicales hidroxilo) como ligante (CxHyOz). La reacci\u00f3n entre estos compuestos genera distintos gases, que dentro de la c\u00e1mara de combusti\u00f3n pueden llegar hasta los 3400 [K] de temperatura y 2200 [K] al salir expulsados por la tobera (dada la expansi\u00f3n que se da).<\/p> El dise\u00f1o de tobera es la que permite la salida de gases, la cual a su vez tambi\u00e9n regula la tasa de quema del combustible s\u00f3lido, encapsulado en la estructura principal. Estos pueden llegar a escapar por la tobera a velocidades de hasta 1500 m\/s, generando el empuje necesario para acelerar, por ejemplo, un transbordador espacial en conjunto con los dos cohetes de aceleraci\u00f3n que com\u00fanmente constituyen la configuraci\u00f3n t\u00edpica de un lanzamiento. Este conjunto pesa aproximadamente 2000 toneladas.<\/p> Dependiendo de la secci\u00f3n transversal de la distribuci\u00f3n de combustible en el cohete es como se comportar\u00e1 el impulso durante la aceleraci\u00f3n. Dado que la combusti\u00f3n se da en la zona central del cohete y el impulso depende directamente del \u00e1rea de quema de \u00e9ste, la geometr\u00eda de la \u201cperforaci\u00f3n\u201d central determina el tipo vuelo que pueda dar el propulsor. Por ejemplo, si la geometr\u00eda consiste en un c\u00edrculo (tubular, v\u00e9ase figura 3), el tipo de impulso ser\u00e1 progresivo, dado que el \u00e1rea de combusti\u00f3n ira aumentando a medida que el combustible se quema, por lo que, el impulso ira aumentando con el tiempo, mientras que en uno multifin (n \u00b04 en la figura 3) en un comienzo el \u00e1rea de quemado es mayor, pero a medida que aumenta el radio de quema el \u00e1rea no aumenta en gran medida, manteni\u00e9ndose el impulso constante en la mayor\u00eda del vuelo.<\/p> La oxidaci\u00f3n de combustibles s\u00f3lidos es altamente energ\u00e9tica, por ejemplo, si se lleva a una escala comparativa en combustibles conocidos, la oxidaci\u00f3n del Aluminio (Al) entrega 83781 MJ\/m3, mientras que el propano genera 99 MJ\/m3, generando 846 veces menos energ\u00eda por metro cubico de combustible. En la figura 4 se puede ver las diferencias proporcionales de combustibles s\u00f3lidos (Al y Fe) con las de combustibles gaseosos (Hidrogeno, metano y propano).<\/p> Adem\u00e1s de la caracter\u00edstica de alto poder calor\u00edfico por unidad de volumen de los combustibles s\u00f3lidos es importante saber que las reacciones ocurren en distintos estados (solido, l\u00edquido o gaseoso) seg\u00fan el material, por ejemplo, la oxidaci\u00f3n del aluminio es en estado l\u00edquido (> 2000\u00b0C) y la del hierro es en estado s\u00f3lido (870\u00b0C). Esto permite que se puedan definir aplicaciones de distintos tipos, como es el caso de las lanzas t\u00e9rmicas que se utilizan para cortar o perforar por fusi\u00f3n cualquier material existente.<\/p> El utilizar la energ\u00eda de un s\u00f3lido que reacciona en este estado, como es el caso del hierro, tiene una aplicaci\u00f3n muy relevante en los procesos de fundici\u00f3n, pues para perforar los tapones que sostienen el material fundido (l\u00edquido) dentro del horno se requieren materiales de alta resistencia a la energ\u00eda cal\u00f3rica. Para perforar estos tapones, la industria lleva m\u00e1s de 130 a\u00f1os desarrollando distintas tecnolog\u00edas sin que se logre hasta hoy un producto que pueda abrir efectivamente el 100% de estos tapones diferente a las lanzas t\u00e9rmicas. Por lo cual, paralelamente a estos desarrollos se sigue investigando y trabajando en la reacci\u00f3n del Fe con el O2 para perfeccionar las lanzas t\u00e9rmicas que son la \u00fanica herramienta que logra perforar el 100% de los tapones.<\/p> A partir de todo esto se podr\u00eda decir que en las naves espaciales se aprovecha la transformaci\u00f3n de la alta energ\u00eda t\u00e9rmica de los combustibles s\u00f3lidos, en alta energ\u00eda cin\u00e9tica que deriva en un gran empuje, mientras que en el caso de las fundiciones se aprovecha la alta energ\u00eda t\u00e9rmica en estado s\u00f3lido del hierro, para concentrar \u00e9sta en un punto preciso y fundir el tap\u00f3n. En ambas situaciones no se lograr\u00eda el resultado esperado con combustibles convencionales.<\/p> Curiosamente la optimizaci\u00f3n de las lanzas t\u00e9rmicas pasa por desarrollos de configuraciones muy parecidas a las de las toberas de los cohetes espaciales, como muestra la Figura 5.<\/p> Sin duda la exploraci\u00f3n espacial ha ocupado un lugar importante dentro de los intereses de la humanidad dentro en los \u00faltimos 50 a\u00f1os. Nombres como Challenger, Apolo o Columbia no son ajenos a ninguna persona con acceso a radio o televisi\u00f3n que haya vivido durante las d\u00e9cadas entre los 70 y 90. Todos estos nombres […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":2384,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-2375","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-sin-categoria"],"acf":[],"yoast_head":"\n![\"\"](\"https:\/\/b1980164.smushcdn.com\/1980164\/wp-content\/uploads\/2022\/01\/Foto-Discovery.jpeg?lossy=1&strip=1&webp=1\")
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