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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO Y EVALUACIÓN CONCEPTUAL DE UN MOTOR
COHETE DE COMBUSTIBLE SÓLIDO

Por
Jean Frank Brito Calleja

Sartenejas, julio de 2011

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO Y EVALUACIÓN CONCEPTUAL DE UN MOTOR
COHETE DE COMBUSTIBLE SÓLIDOPor
Jean Frank Brito Calleja
Realizado con la Asesoría de
Prof. Nathaly Moreno
Prof. Laszlo Sajo
INFORME FINAL DE PROYECTO DE GRADO
Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Mecánico
Sartenejas, julio de 2011

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO Y EVALUACIÓNCONCEPTUAL DE UN MOTOR COHETE DE
COMBUSTIBLE SÓLIDO
PROYECTO DE GRADO presentado por
Jean Frank Brito Calleja
Realizado con la asesoría de: Prof. Nathaly Moreno y Prof. Laszlo Sajo
RESUMEN
La crisis energética ocurrida en el año 2009 debido al fenómeno “El Niño”, planteó la
necesidad de contar con mecanismos de emergencia para contrarrestar los efectos de las
sequías. A partir de experiencias enotros países con el „sembrado‟ de nubes (cloud seeding)
para producir lluvia artificial mediante el empleo de cohetes, se planteó el desarrollo de un
sistema de cohete sonda capaz de transportar material de sembrado de nubes, así como
instrumentación para mediciones meteorológicas y experimentación científica. Este trabajo
comprende el diseño del sistema de propulsión para el referido cohete sonda, ysu evaluación
mediante CFD. Se trata de un motor cohete de combustible sólido, que emplea el llamado
“propelente de azúcar” como fluido de trabajo, y cuyo diseño parte de los requerimientos de
altura de apogeo y carga útil necesarios para la siembra de nubes. Se emplean modelos
teóricos idealizados para hacer una primera aproximación a las prestaciones que debe
presentar el motor, que luego soncorregidos para representar las condiciones reales de
operación. Estas prestaciones son determinadas mediante un proceso iterativo en el que,
empleando una hoja de cálculo, se ajustan los parámetros de operación de modo que el diseño
base de cohete sonda considerado alcance la altura de apogeo requerida transportando la carga
útil establecida. Se realiza el pre-dimensionamiento de los componentesdel cohete, para
posteriormente analizarlos a resistencia mecánica y finalmente validar el diseño con la
implementación de una simulación de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) usando el
paquete computacional ANSYS CFX®, cuyos resultados permiten hacer las modificaciones
necesarias en el diseño para que las predicciones del funcionamiento del motor sean lo más
realistas posible con miras a laconstrucción del prototipo (que será llevada a cabo por el
Grupo de Ciencias Espaciales de la USB). Se termina haciendo el análisis de los resultados
arrojados por el diseño preliminar y la simulación computacional, contrastando ambos y
estableciendo las limitaciones del diseño, para luego enunciar las conclusiones y
recomendaciones que dejen por sentado la viabilidad de llevar a cabo este proyectode
cohetería.
PALABRAS CLAVES
Motor cohete, propelente de azúcar, cohete sonda, combustible sólido, simulación CFD.
Aprobado con mención: de Honor_
Postulado para el premio: Inelectra
Sartenejas, julio de 2011
i

ii

DEDICATORIA

A mi amado Señor y salvador Jesucristo, por permitirme
experimentar sus maravillas y bondades en mi vida.
A la memoria de mi madre Leonidas, cuyo ejemplo
de temple yrectitud me da ánimo para seguir
luchando por cumplir el propósito que
el Señor ha dado a mi existencia.
iii

AGRADECIMIENTOS

A mi familia, en especial a mi padre, porque ha sido fiel y devoto para con sus hijos,
haciéndome sentir que cuento con alguien incondicionalmente. ¡Gracias Dios por dármelo!
A mis hermanos en la fe, especialmente a los de la Agrupación Cristiana USB; todos
han sido...