Bombas sin pistones para cohetes

Llevar un satélite de telecomunicaciones a la estratosfera se ha convertido en un requisito para los países que quieren ser competitivos en un mundo cada vez más globalizado, pero antes de llegar a tal logro hay todo un camino de investigación e ingeniería, este articulo hace referencia a la investigación, diseño y construcción de un prototipo de sistema de presurización de combustible paracohetes. La investigación se basó en el concepto de bomba sin pistones, el cual puede ser descrito de forma sencilla como una bomba reciprocante, donde el aire presurizado hace las veces de pistón, empujado el fluido a determinada presión y luego “absorbiéndolo” a presión de venteo. Todo el diseño se hizo en CAD y para la construcción se usó material trasparente, esto con fines académicos y asífacilitar el entendimiento del principio de funcionamiento, y por último se hicieron pruebas jugando con los valores de las variables que afectan el funcionamiento del prototipo para hacer los debidos análisis y conclusiones.

CONGRESO NACIONAL DE INGENIERIA MECANICA Bucaramanga, 10 al 12 de Noviembre de 2010 INVESTIGACION, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO DE BOMBA SIN PISTONES PARA LA PROPULSIÓNDE COHETES Sierra Galindo F. -, Moreno Vargas A. M. A.*, Fuentes Díaz D. A.º Universidad Industrial de Santander, UIS, Cr 27 Cll 9 Ciudad Universitaria, Grupo de Investigación en Energía y Medio Ambientes, GIEMA. Colombia fersigal@gmail.com-, amamorenovargas@gmail.com*, dfuentes@uis.edu.coº

RESUMEN

PALABRAS CLAVE: venteo, neumático, hidráulico, flujo y pruebas. INTRODUCCION Para los paísesen plan de desarrollo la dependencia tecnológica se ha convertido en uno de sus mayores obstáculos. Esto es claramente visto en el medio de las telecomunicaciones. Es por ello que se planteó la propuesta de enviar un satélite a la estratosfera por parte de la Fuerza Aérea Colombiana y la Universidad Industrial de Santander a través del Grupo de Investigación en Energía y Medio Ambiente, GIEMA. Elprimer paso que se planteó, fue la construcción de un cohete que pueda llevar dicho satélite, dicho proyecto se divide, en tres etapas; sistema de navegación, parte estructural y sistema de presurización; a este último hace referencia este artículo. Se busca un sistema económico y de construcción menos compleja, para lo cual se optó por una bomba sin pistones (pistonless en inglés). Se hizo ladebida investigación, diseño, y construcción de un prototipo para valorar la viabilidad de este sistema. DESCRIPCIÓN

Una bomba sin pistones es un sistema de presurización de fluidos, que se aloja dentro de un tanque de almacenamiento de combustible, dicho tanque forma parte de la misma bomba, haciéndolo un sistema muy compacto y limpio. En la figura 1 se muestra el ensamble del prototipo. Constade un tanque principal, el cual almacena el combustible o el oxidante, dos cámaras de bombeo, dos válvulas direcciónales, válvulas cheque y válvulas reguladoras de presión. Figura 1.Ensamble del prototipo. Fuente: Autores. Además el prototipo cuenta instrumentación de medición para la presión en diferentes puntos y un caudalímetro a la descarga.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO En la Figura 2. Semuestra el principio de funcionamiento de una bomba sin pistones, usando como presiones de trabajo; 100 psi, 60 psi y presión atmosférica. Figura 2. Descripción del funcionamiento. Fuente: Autores. Un sistema de presurización de bomba sin pistones, está compuesto primordialmente por un tanque de almacenamiento y dos cámaras de bombeo, además posee un sistema de control con dos válvulas direccionalesy dos válvulas reguladoras de presión, que alternan la presión aplicada a las cámaras y mantiene presión al tanque de almacenamiento. El tanque de almacenamiento estará siempre expuesto a una presión constante (para este ejemplo 60 psi), por su parte las cámaras de bombeo estarán alternando su presión aplicada entre una presión máxima y una presión de venteo (para esta ejemplo 100 psi y presión...