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EL GLOBO AEROSTATICO (DOCUMENTO DE CONSULTA) Elaborado por el Ing. José B. Puña Velasco CATEDRATICO EMERITO DE LA UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO

Objetivo del documento: Proporcionar las basesconceptuales y lineamientos procedimentales para diseñar, construir y lanzar un globo aerostático calentado por un quemador a alcohol. Bases conceptuales: De acuerdo con la solución al problema de laflotación, mediante la ecuación fundamental de la Estática de los Fluidos: dp = ρ×g (1) dz donde: ρ es la densidad del fluido g la gravedad p la presión en el punto estudiado z la elevación o cota del puntoun objeto total o parcialmente sumergido en el fluido, cuyo volumen sumergido V desplaza el mismo, está sometido a una fuerza ascensional, el empuje E, dado por: E = ρ ×V × g (2) Por lo que un globoaerostático de forma esférica, cuyo radio es r; estará sometido a las fuerzas contenidas en la siguiente expresión: E = Wg + Wm + Wa (3) donde:

Wg

es el peso del gas interior al globo

Wm elpeso de la membrana del globo Wa el peso de los accesorios y carga útil a transportar de acuerdo con el siguiente diagrama: Cada una de éstas fuerzas tienen naturaleza diferente, por tanto correspondesu análisis: sean:

ρ´ ω
Wu

la densidad del gas interior la densidad superficial de la membrana el peso útil a cargar

entonces:

Wn el peso de los accesorios (pitas, canastillos, lastres,etc.) 4 Wg = π × ρ ´ × r 3 × g 3

Wm = ω × 4π × r 2 × g de donde, la ecuación (3) adopta la forma: 4 4 π × ρ × r 3 × g = π × ρ ´ × r 3 × g + 4π × ω × r 2 × g + Wu + Wn (4) 3 3 cuyas solucionespodrán obtenerse en base a los datos numéricos que consideremos. Para el llamado globo aerostático, no solo una membrana delgada que forma el globo forma el propio peso, sino que el peso del gas interior,la carga útil Wu y la correspondiente a los accesorios Wn afectan la ecuación (4), esto nos conduce a una solución no muy directa, ya que debemos resolver:
3 × (Wu + Wn ) =0 (5) 4×π × g que nos da...
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