Combustibles

Los cohetes utilizan propergoles, esto para general la energía propulsiva necesaria para ascender y alcanzar las velocidades necesarias. 

El propergol no es mas que una mezcla que contiene sustancias cuya reacción produce abundantes gases y estos al salir por una tobera sirve para impulsar un cohete. 

En el cohete existen 2 contenedores en que se hallan los propergoles a reaccionar, el del combustible y el del comburente. Estos se ponen en contacto en una cámara de ignición inferior, posteriormente los gases provocados en la combustión son eyectados al exterior a través de la tobera.

los comburentes mas utilizados en los cohetes son la hidrazina, el keroseno, el hidrógeno liquido y el amoniaco liquido mientras que los oxidantes mas utilizados son el oxigeno liquido, el peróxido de ázoe y el peróxido de hidrógeno.

Estos sistemas químicos empleados al genero propulsante tienen un importante inconveniente y es que sirve solo para cortos periodos de aceleración, puesto que se agotan de forma rápida una vez producida la ignición.

aparte de los sistemas químicos empleados actualmente se han estado desarrollando algunas otras alternativas para reducir costos y lograr una mejor eficiencia en la industria espacial.

PROPULSIÓN LUMINOSA : esto se da a través de candelas solares aprovechando la captación de del viento solar.

PROPULSIÓN NUCLEAR: la aceleración deseada se consigue a través de una serie de explosiones nucleares controladas. sin embargo esta ultima a sido prohibida por tratados internacionales ya que es altamente peligroso si se llegara a generar algún problema.

Los motores de cohete de combustible solido emplean como propulsor una mezcla combustible y oxidante, llamado grano. 

 El combustible solido, contiene tanto el combustible como el comburente, El primero fpuede ser aluminio en polvo y el segundo perclorato de amonio.

El grano se ubica en la cubierta, de diferentes formas y secciones. la ignición del combustible se inicia dentro de esta veta, facilitando de este modo una combustión homogénea y controlada. 

Los cohetes de combustible liquido están separados tanto el combustible como el comburente, tratándose normalmente de gases enfriados hasta conseguir licuarlos, por lo que estos motores también se denominan criogénicos. La cámara de combustión recibe el combustible y el comburente, impulsados por una bomba, donde ambos se queman y logran el impulso.

Tanto los motores de combustible solido como los de combustibles líquidos tienen ventajas y desventajas primordiales las cuales serán mencionadas a continuación:

ventajas de los motores de combustible solido:

• se trata de un motor sencillo
• tiene un bajo coste 
• fiabilidad 
• almacenabilidad: un motor de combustible solido puede almacenarse durante meses

Desventajas de los motores de combustible solido

• no se puede controlar el empuje
• una vez iniciada la ignición, no se puede parar 
• no tiene refrigeración para sus elementos

Ventajas de los motores de combustible liquido

• control de empuje durante el vuelo
• capacidad de refrigeración 
• mayor impulso específico esto los hace mas eficientes 

Desventajas de los motores de combustible liquido 

• su sistema de motor es mas complejo y por lo tanto es mas costo
• necesita un mayor mantenimiento del motor
• es mas compleja la manipulación y almacenaje del combustible debido a que estos son mas tóxicos o corrosivos

tipos y usos de motores cohete

Los motores cohete son esenciales en el desarrollo espacial ya que impulsan a los vehículos espaciales en las diferentes etapas de una misión. Existen muchos tipos de motores cohete, cada uno con características especiales que los hacen adecuados para distintas aplicaciones, por lo que es importante conocerlos.


Un cohete es diferente de un motor a reacción. Un motor a reacción necesita aire para funcionar. Un motor de cohete no necesita aire. Lleva consigo todo lo que necesita. Un motor de cohete funciona en el espacio, donde no hay aire.

El cohete Saturn V de la NASA llevó a los humanos a la luna.

Créditos: NASA

Tipos: este tipo de máquinas están basadas en el ciclo Joule-Brayton, pero a diferencia de las turbinas

de gas en estas no se transmite energía a través de una flecha, si no que funcionan gracias a la tercera ley de Newton el principio de “Acción y reacción”. El cohete empuja sobre su escape. El escape empuja el cohete, también. El cohete empuja el escape hacia atrás. El escape hace que el cohete avance.


Hay muchos tipos diferentes de cohetes, su tamaño puede variar desde los pequeños modelos de juguete que pueden comprarse en tiendas, hasta los enormes Saturno V usados por el programa Apolo.

Existen dos tipos principales de motores de cohetes. Algunos cohetes utilizan combustible líquido. Los motores principales en el transbordador espacial utilizan combustible líquido. La Soyuz rusa utiliza combustibles líquidos. Otros cohetes utilizan combustibles sólidos. En el lado del transbordador espacial hay dos propulsores de cohetes sólidos blancos. Utilizan combustibles sólidos. Los fuegos artificiales y los cohetes modelo también vuelan con combustibles sólidos.No todos los cohetes usan reacciones químicas. Los cohetes de vapor, por ejemplo, liberan agua supercalentada a través de una tobera donde instantáneamente se proyecta en un vapor de alta velocidad, empujando al cohete. La eficiencia del vapor como propelente para cohetes es relativamente baja, pero es simple y razonablemente seguro, y el propelente es barato y se encuentra en cualquier parte del mundo.

Motor de combustible líquido:

Propuesto por K. Tsiolkovsky en 1903. Utilizan propulsantes líquidos como el Tetróxido de Di nitrógeno (N2O4) y mezcla de Hidrazina con Dimetil-Hidrazina asimétrica. Estos cohetes son más complejos que los cohetes de combustible sólido ya que requieren de sistemas de almacenamiento separados para el combustible y el oxidante. Asimismo, requieren de tuberías, válvulas, bombas, inyectores y sistemas de encendido, entre otras cosas; sin embargo, tienen la ventaja de que pueden ser encendidos y apagados múltiples veces y se puede regular la rapidez con la que expulsa el propelente, lo cual los hace controlables y les da mucha versatilidad para la realización de maniobras espaciales.
Existen dos tipos:

•  MCPL con postcombustión del gas de aire.

• MCPL sin postcombustión del gas de gasógeno.

Motor de combustible sólido:   Los cohetes de combustible sólido son mucho más estables y sencillos que los de combustible líquido utilizan una mezcla de oxidante y combustible en estado sólido generalmente estable a temperatura ambiente hasta que es encendida por un aumento rápido de temperatura como el proporcionado por una chispa o una llama; en ese momento la mezcla entra en combustión y libera la energía que expulsa los gases que imparten momentum al cohete, por norma general proporcionan menor empuje y no pueden apagarse. Una ventaja adicional de los cohetes de propelente sólido es que pueden permanecer cargados de propelente por largos periodos, ya que, en general, éste no se degrada con el tiempo. Esto los hace muy atractivos para aplicaciones como funcionar como misiles en aplicaciones militares.

Motor de combustible Híbrido: 

Usa un oxidante líquido que en este caso es Peróxido de Hidrógeno y un combustible solidó que generalmente es un plástico. Este tipo de motor puede llegar a tener hasta el doble de empuje que un mono-propelante de Peróxido de Hidrógeno usando la misma cantidad de peróxido en ambos casos.
El combustible más común en un cohete híbrido de Peróxido de Hidrógeno es el Polietileno de alta densidad o el Polimetilmetacrilato que es mejor conocido como Plexiglás o acrílico.

Los motores de cohete híbridos de Peróxido de Hidrógeno se pueden hacer en tres configuraciones diferentes:

• Los hipergolicos que son los que por medio de una reacción química se auto encienden e inician la combustión
•  Los catalizados, en los que el catalizador provoca una reacción con el peróxido y esta reacción enciende el combustible
• los que utilizan un ignitor pirotécnico con el cual la combustión violenta enciende el combustible y por la temperatura el peróxido se descompone,el combustible se usa en forma de cilindro o con el centro en forma de estrella, esta geometría será de acuerdo al área expuesta que sea necesaria.

Este tipo de cohetes son más seguros que uno de bi-propelante liquido ya que no se pueden producir arranques explosivos como en los de combustible líquido y también pueden ser apagados y re-encendidos con la limitante de que la carga de combustible plástico tiene una cierta duración solamente.

Un motor de cohete híbrido se puede considerar en cierta forma como un motor de combustible solidó que es no solo apagable y re-encendible sino que también su empuje se puede regular.

Motores cohete de vapor: 
El rendimiento de este tipo de cohete es muy respetable.La factibilidad del motor de cohete de vapor se basa en proporcionar una potencia increíble sin el uso de combustibles y químicos peligrosos. El "combustible" es agua supercalentada en un recipiente a presión.
El cohete de vapor o agua supercalentada se basa en el principio de que el agua cuando es calentada bajo presión puede ser calentada más allá de su punto de ebullición de 100ºC , por ejemplo en un recipiente a una presión 500 libras por pulgada cuadrada o 34.5 kilos por centímetro cuadrado el agua puede ser calentada a unos 250ºC y se sigue manteniendo en estado líquido, si el recipiente se abre por un extremo, parte del agua se trasforma en vapor instantáneamente y escapa por la tobera de salida y otra parte del agua hierve dentro del recipiente para mantener la presión en el tanque del agua que ha salido y el vapor que escapa sale y se expande a través de una tobera De Laval (convergente-divergente) que produce un chorro supersónico de vapor a 500 metros por segundo que es empleado para impulsar el vehículo a gran velocidad.


En estos motores sucede un fenómeno físico muy peculiar ya que no importa si la tobera del motor esta hacia abajo, cuando se abre el cuello de la tobera no se sale el agua súpercalentada, esta se convierte en vapor en el cuello de la tobera y trata de mantener la presión interna del tanque pero también mantiene al agua dentro de tanque y no permite que salga sino que se va convirtiendo progresivamente en vapor hasta que se termina.

Motores cohete de Peróxido de Hidrógeno: Los motores de cohete de peróxido de hidrógeno son en realidad cohetes de vapor, sólo que este vapor es generado por una muy violenta y exotérmica reacción química que produce el Peróxido de Hidrógeno al pasar por un catalizador. El peróxido cuando pasa a través del catalizador se convierte en vapor de agua y oxígeno puro a muy alta temperatura y presión que, al ser expulsado supersónicamente a través de una tobera De Laval, produce el empuje por efecto de la tercera ley de Newton. El Peróxido de Hidrógeno o (Agua Oxigenada) es el mismo producto químico usado como antiséptico, sólo que en el espacio y en los motores de cohete se usa regularmente al 90% de concentración

Usos y aplicaciones:

El principal y especifico campo de aplicación de los turborreactores es el de la propulsión aérea en grandes naves para transportar cargas pesadas en largo trayectos a altas velocidades y grandes alturas (s.n.m) entre ellos se encuentran:

• Grandes aviones comerciales para transporte masivo de pasajeros y carga en viajes intercontinentales o entre puntos distantes
•  Aviones militares grandes
• También se usa en aviones mas pequeños para obtener las mas altas velocidades tanto para usos civiles como militares

· Otra aplicación interesante, aunque en menor escala y completamente fuera del transporte es su adaptación como generador de gases para mover turbinas fijas para fines de generar energía eléctrica. Esta adaptación resulta ligera, de fácil arranque y corto periodo de calentamiento por lo que se usa con éxito como planta de emergencia o para cubrir los “picos” de la demanda en las plantas de vapor.

Desde luego que en esta aplicación el turborreactor automáticamente deja de ser una máquina de propulsión a reacción y se convierte en una parte de una turbina de gas.

Referencias bibliográficas y digitales:

Maquinas térmicas -Apuntes; México ,2017.Academia de térmicas ESIME Azcapotzalco.

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-rocket-k4.html

http://investigadores.uncoma.edu.ar/AplicacionesEspaciales/motores.htm

http://www.tecaeromex.com/esp/cohetes.htm

https://haciaelespacio.aem.gob.mx/revistadigital/articul.php?interior=813

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA.

Historia de la aviación a reacción. 

Historia viva  Cohetes