1) PROGRESOS ALCANZADOS EN EL PROYECTO UNIVERSITARIO COHETE SONDA ULA
RESUMEN
La primera iniciativa científica en Venezuela, por parte de las universidades, para el desarrollo de cohetes sondas totalmente diseñados y construidos en Venezuela, proviene de la Universidad de Los Andes con el apoyo directo del Rectorado, como parte de las actividades que desarrolla la Comisión Rectoral del Programa de Ciencias Espaciales y el Proyecto Centro de Investigaciones Atmosféricas y del Espacio (CIAE). A partir de enero de 2006, se conformó un equipo de investigadores multi- e interdisciplinario el cual ha venido trabajando en el desarrollo de un cohete propulsado por combustible sólido, con aplicaciones científicas y que ha sido bautizado con el nombre de cohete sonda-ULA. El objetivo del presente trabajo es describir los alcances y logros obtenidos durante el desarrollo del proyecto de cohetes-sondas de combustible sólido, y las implicaciones sociales y científico-técnicas que tiene para el país.
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2) DESARROLLO DE UNA TARJETA DE AMPLIFICACIÓN DE SEÑAL PARA TERMOCUPLAS TIPO K APLICADA A LA CARACTERIZACION TERMODINAMICA DEL MOTOR DEL COHETE SONDA ULA
RESUMEN
Para llevar a cabo la caracterización termodinámica del motor de un cohete de combustible sólido, se debe determinar los cambios de temperatura en función del tiempo en diferentes puntos a lo largo de los componentes del motor, es decir, en la cámara de combustión y la tobera. Uno de los métodos de medición de temperatura más aceptados en la actualidad en la experimentación de motores de cohetes es la medición con termocuplas. En el presente estudio se propone la caracterización termodinámica del motor de un cohete sonda ULA-1B utilizando termocuplas tipo K. Para ello se hace necesario el uso de una tarjeta de amplificación de la señal que proviene de las termocuplas, ya que el voltaje emitido por estas es muy bajo para ser procesado por el sistema registrador y almacenador de datos. La importancia de este estudio radica en que permite obtener mayor información acerca del desempeño del motor del cohete, ya que al relacionar los valores de temperatura con los valores de presión en diferentes puntos a lo largo del motor, se puede conocer la temperatura del combustible, la cual influye directamente en la velocidad de quemado del motor. Asimismo, se puede determinar el estado de los gases producto de la combustión y finalmente estimar la fuerza de empuje. Esto permite precisar los criterios para el diseño de nuevos motores, haciendo posible que los cohetes serie ULA alcancen mayores alturas y como consecuencia permitan lograr el objetivo principal del Proyecto Cohetes Sonda
ULA, el cual es colocar un nano-satélite en órbita baja.
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3) DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE SEGURIDAD DE LOS MOTORES DE COMBUSTIBLE SÓLIDO PARA LOS COHETES SONDA ULA
RESUMEN
Los cohetes sonda de combustible sólido ULA han sido probados en varias oportunidades, con el fin de
determinar su rendimiento aerodinámico y propulsión. Uno de los aspectos fundamentales en el diseño de los motores de combustible sólido es determinar la capacidad para resistir las presiones internas
generadas por los gases de combustión con el mínimo peso estructural posible. El peso y la capacidad
para resistir presiones internas tienen una variable común, esta variable es el espesor de pared del motor. Tomando en cuenta estas variables se determinó el factor de seguridad, a fin de garantizar el óptimo desempeño de los cohetes subsónico ULA-1 y supersónico ULA-2 para la cuarta prueba de rendimiento aerodinámico y propulsión.
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4) POSICIONAMIENTO DE NANO-SATÉLITES METEOROLÓGICOS EN ÓRBITA BAJA UTILIZANDO COHETES SONDA ULA
RESUMEN
Un nano-satélite es un satélite artificial miniaturizado con una masa total comprendida entre 1 y 10 kg, el cual es posicionado en órbita por medio de cohetes de una o más etapas de combustible sólido o combustible líquido. El Proyecto Cohete Sonda ULA, incluye el diseño y construcción de cohetes tipo sonda, de combustible sólido, los cuales pueden ser utilizados para múltiples propósitos de interés científico. Cada lanzamiento de estos cohetes sonda ha contribuido con la realización del objetivo final del Proyecto, el cual es el de posicionar en órbita baja (alturas comprendidas entre 150 y 200 Km sobre la superficie terrestre) un nano-satélite capaz de registrar y almacenar datos meteorológicos, y hacer reconocimiento geográfico por medio de cámaras digitales. Para ello es imprescindible contar con un cohete cuyo sistema de propulsión le permita alcanzar dichas alturas. En este sentido, se proponen dos diseños preliminares de cohetes sonda ULA.
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5) DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN HOMOGENEIZADOR DE COMBUSTIBLE SÓLIDO PARA LOS COHETES-SONDA ULA
RESUMEN
Se llevó a cabo una investigación sobre el comportamiento de un conjunto de reactivos que son empleados en la preparación de propelentes sólidos para cohetes correspondientes al Proyecto Institucional Cohete Sonda ULA, a fin de elaborar una propuesta para la construcción de una máquina homogeneizadora de estos combustibles. Tomando en cuenta la reducción de costos, la facilidad de
fabricación y desempeño de las máquinas, se desarrolló un diseño el cual presta además atención a una serie de requerimientos establecidos por el Proyecto Cohete Sonda ULA. Finalmente se cumplió con la etapa de manufactura del homogeneizador.
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6) CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES DE LOS COHETES SONDA ULA PARA INVESTIGACIONES ATMOSFÉRICAS
RESUMEN
La primera iniciativa en Venezuela por parte de las Universidades para el desarrollo de cohetes-sonda totalmente diseñados y construidos en Venezuela proviene de la Universidad de Los Andes, como parte de las actividades que desarrolla la Comisión Rectoral para el Programa de Ciencias Espaciales. Los cohetes sonda ULA han sido diseñados y fabricados en su totalidad en Venezuela, con recurso humano venezolano y utilizando materiales accesibles en términos de disponibilidad y costos. Hasta el presente se han realizado con éxito cuatro pruebas de rendimiento aerodinámico y de propulsión de los cohetes sonda ULA-1 y ULA-2, logrando alcanzar distintas alturas en la troposfera y la estratosfera [1]. En la última prueba aerodinámica y de propulsión efectuada en Noviembre del 2011, se obtuvieron perfiles atmosféricos de presión, temperatura, punto de rocío, entre otros. En la actualidad se desarrolla el proyecto del Cohete ULA-3 “Simón Bolívar”, el cual tiene como objeto alcanzar la ionosfera y servir como un vehículo posicionador de nanosatélites.
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7) LOGROS ALCANZADOS EN EL PROYECTO COHETE SONDA ULA: CUARTA PRUEBA DE RENDIMIENTO AERODINÁMICO Y PROPULSIÓN
RESUMEN
El Programa de Ciencias Espaciales de la Universidad de Los Andes nace en el año 2006, como una iniciativa de un grupo multi e interdisciplinario de investigadores que pasan a conformar la Comisión Rectoral del Programa de Ciencias Espaciales de la ULA. Dentro de los proyectos incluidos en este programa, se encuentra el Proyecto Cohete Sonda ULA, bajo los preceptos establecidos en el Informe de la Comisión de las Naciones Unidas sobre la Utilización del Espacio Ultraterrestre con Fines Pacíficos, de la cual Venezuela forma parte desde el año 2000, y por lo establecido en la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (artículo 11). El Proyecto Cohete Sonda ULA incluye el diseño y construcción de cohetes tipo sonda, de combustible sólido, los cuales pueden ser utilizados para múltiples propósitos de interés científico, en los que se cuenta: biometereología, fotobiología atmosférica, aerobiología epidemiológica, neurofisiología aeroespacial, monitoreo de contaminación ambiental, mejoramiento de las telecomunicaciones y, a mediano y largo plazo, la colocación en posiciones suborbitales de nano-satélites.
La aplicación de la tecnología de cohetes sondas con la finalidad de atender aspectos fundamentales de la vida del venezolano, como son calidad ambiental, salud, telecomunicaciones, y seguridad y defensa, además de colocar un nano-satélite en órbita baja, constituye una iniciativa sin precedentes en la historia científica y tecnológica de nuestro país. Este hecho constituye un acto de independencia tecnológica que nos sitúa en una posición competitiva ante el resto de los países de América latina y del mundo. Dado el éxito alcanzado durante la cuarta prueba de rendimiento aerodinámico y propulsión efectuada en el estado Cojedes en el 2011 con los cohetes sonda ULA, el Estado ha mostrado un enorme interés en la utilización de estos vectores para posicionar nano-satélites en órbita baja, lo cual constituye en la actualidad un Proyecto financiado por el FONACIT.
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8) ANALISIS EXPERIMENTAL DE LA EFICIENCIA DE LA COMBUSTION EN UN MOTOR DE COMBUSTIBLE SOLIDO PARA COHETE SONDA
RESUMEN
El presente trabajo es un estudio experimental de la eficiencia de la combustión en un motor cohete de combustible sólido, perteneciente al programa de ciencias espaciales de la Universidad de Los Andes.
El objetivo principal fue la evaluación de la combustión en este motor, el cual utiliza granos de combustible sólido compuesto, del tipo tubular. Los granos están compuestos por Nitrato de Potasio como oxidante, y Sacarosa como combustible, en relación de masa 65/35.
Se emplearon tres granos con la misma configuración geométrica y composición química, con una variación de masa entre ellos, llevándose a cabo tres pruebas en estática para adquirir los datos de presión, siendo estos posteriormente filtrados con el método Savitzky-Golay, obteniéndose de esta manera las curvas presión versus tiempo, las cuales se emplearon para calcular la velocidad característica, haciendo uso del criterio de combustión cuasi-estática.
Finalmente, los valores de la velocidad característica calculados se compararon con el valor ideal para este tipo de combustible que se encuentra en trabajos similares, obteniéndose así la eficiencia de la combustión, también se pudo observar la relación entre las fluctuaciones de la presión interna y la eficiencia de la combustión.
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9) ANALISIS EXPERIMENTAL DE LAS OSCILACIONES DE PRESION INTERNA EN UN MOTOR DE COMBUSTIBLE SOLIDO PARA COHETE SONDA
RESUMEN
El presente trabajo es un estudio experimental que forma parte del proceso de caracterización de la cámara de combustión del motor del cohete sonda ULA-1A, desarrollado por el Programa de Ciencias Espaciales de la Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela. El motor del ULA-1A utiliza granos de combustible sólido compuesto por nitrato de potasio (KNO3), como oxidante, y sacarosa (C12H22O11), como combustible, en una proporción 65/35, con una configuración cilíndrica y una perforación longitudinal centrada, también cilíndrica. Se realizaron tres pruebas en estática, durante las cuales se midieron las variaciones de presión interna en la cámara de combustión. Las curvas presión versus tiempo (P-t) se obtuvieron a partir de los datos filtrados, por el método Savitzky-Golay. Seguidamente, se utilizaron las transformadas de Fourier de tiempo corto (Short time Fourier transform) y la transformada rápida de Fourier (Fast Fourier transform), para identificar las frecuencias de oscilación de presión y las amplitudes de mayor orden de magnitud. Se encontró que la oscilaciones producidas por el motor son de baja amplitud y frecuencia (<50 Hz), y que están muy por debajo de la frecuencias de resonancia axiales calculadas (1445 – 2914 Hz). Se llegó a la conclusión que la fuerza de empuje del motor es uniforme y que, durante el ascenso del vector, las vibraciones producidas por el motor no ponen en riesgo la integridad estructural del cohete.
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