Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 7 (2): e344. Abril-Junio, 2024. https://doi.org/10.37636/recit.v7n2e344
ISSN: 2594-1925
1
Nota tecnica
Diseño, construcción y lanzamiento de cohete
experimental: Tetris
Design, construction and launch of experimental rocket: Tetris
Liliana Lucero Vargas Oseguera1, Diana Gabriela Bejarano Toloza2, Antonio Gómez Roa3
Oscar Adrián Morales Contreras3, Oscar Abraham Solano Santos3
1Tecnológico de Estudios Superiores de Valle de Bravo, Carretera Federal Valle de Bravo Km 30, Ejido San
Antonio Laguna, 51200 Valle de Bravo, México
2Universidad Autónoma de Sinaloa, Facultad de Ciencias de la Tierra y el Espacio, Calle Universitarios Ote. S/N,
Cd Universitaria, 80040 Culiacán Rosales, Sinaloa, México
3Universidad Autónoma de Baja California, Facultad de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología, Blvd.
Universitario # 1000 CP: 21500 Unidad Valle de las Palmas Tijuana, Baja California, México
Autor de correspondencia: Liliana Lucero Vargas Oseguera, Tecnológico de Estudios Superiores de Valle de
Bravo, Carretera Federal Valle de Bravo Km 30, Ejido San Antonio Laguna, 51200 Valle de Bravo, México. Correo
electrónico: lilianavargasoseguera@gmail.com. ORCID: 0009-0004-0204-192X.
Recibido: 29 de Enero del 2024 Aceptado: 4 de Junio del 2024 Publicado: 10 de Junio del 2024
Resumen. - Desde el lanzamiento de Sputnik en los años 50, en todo el mundo se empezaron a utilizar los cohetes a escala
para que las personas interesadas en el sector espacial tuvieran acceso tanto en costo como en la seguridad y manufactura.
En las instalaciones de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC), se desarrolló un proyecto de diseño,
construcción y lanzamiento del cohete experimental denominado Tetris. Para el diseño del mismo se utilizó el Software
Openrocket, y sus componentes son: la ojiva, fuselaje, 3 aletas tipo trapezoidales, un paracaídas sujeto a la estructura del
cohete y a la ojiva, los motores tipo I-J y un Satélite tipo CanSat con paracaídas como carga útil. El Tetris se construyó con
material de fibra de vidrio en los laboratorios de Ing. Aeroespacial de la FCITEC-UABC. Se realizaron dos lanzamientos de
forma exitosa en las instalaciones de la Laguna Salada ubicada en el estado de Baja California, uno llevando de carga útil
una lata con piedras como peso y el otro lanzamiento contenía un CanSat. La altura máxima alcanzada por el cohete fue de
595.8 m s.n.m. (metros sobre el nivel del mar) en un tiempo de 10 s, desde una plataforma inicial colocada a 16 m s.n.m. El
interés principal de hacer estos proyectos radica en manipular nuevos materiales, innovar las técnicas utilizadas en
manufactura y sobre todo adquirir experiencia para en un fututo iniciar la era espacial en México como lo fue en los años 60
y 70.
Palabras clave: Cohete experimental; Fibra de vidrio; Manufactura.
Abstract. - Since the launch of Sputnik in the 1950s, scale rockets began to be used around the world so that people interested
in the space sector had access both in terms of cost, safety and manufacturing. At the facilities of the Autonomous University
of Baja California (UABC), a project to design, build and launch the experimental rocket called Tetris was developed. For its
design, the Openrocket Software was used, and its components are: the warhead, fuselage, 3 trapezoidal fins, a parachute
attached to the rocket structure and the warhead, the type I-J engines and a CanSat-type satellite with parachutes as Useful
load. Tetris was built with fiberglass material in the Aerospace Engineering laboratories of FCITEC-UABC. Two launches
were successfully carried out at the Laguna Salada facilities located in the state of Baja California, one carrying a can with
stones as a weight as a payload and the other launch containing a CanSat. The maximum height reached by the rocket was
595.8 m a.s.l. (meters above sea level) in a time of 10 s, from an initial platform placed at 16 m a.s.l. The main interest in doing
these projects lies in manipulating new materials, innovating the techniques used in manufacturing and, above all, acquiring
experience to in the future begin the space age in Mexico as it was in the 60s and 70s.
Keywords: Experimental rocket; Fiberglass; Manufacturing.
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1. Introducción
El origen de los cohetes se remonta a la antigua
China, donde inicialmente se le atribuyeron a un
suceso experimental con pólvora y tubos de
bambú [1]. No fue hasta el año 1232 que, a causa
de una guerra entre chinos y mongoles, donde los
chinos usaron por primera vez cohetes, los cuales
estaban conformados por flechas y un cohete de
combustible sólido [2]. Lo que en la actualidad lo
podemos asemejar a los fuegos artificiales. En la
era moderna se pueden hallar los nombres de
Konstantin Tsiolkovsky, Robert H. Goddard,
Hermann Oberth, pioneros de la cohetería, donde
gracias a sus experimentos con cohetes de
combustible tanto sólido como líquido dieron
origen a lo que hoy en día se puede observar en
los lanzamientos espaciales, desde Sputnik hasta
personas y máquinas lanzadas al espacio exterior
[3].
La National Aeronautics and Space
Administration (NASA) ha definido a un cohete
como un elemento de transporte, que puede
emplear dos tipos de combustible, sólido o
líquido. Los motores de cohetes convierten el
combustible en gas caliente, haciendo que el
motor empuje el gas hacia atrás, obteniendo que
el cohete se mueva hacia adelante. [4].
Así como la evolución en cohetería, también el
propelente fue evolucionando iniciando con un
propelente sólido, el cual es uno de los más
comunes en la actualidad, prosiguiendo con un
propelente líquido, Goddard fue el que consideró
que el hidrógeno líquido y oxígeno líquido serían
la combinación ideal sin embargo comenzó por
experimentar con gasolina [5], hasta
implementar propelentes híbridos, los cuales
implementan un combustible sólido y un
oxidante líquido [6]. A grandes rasgos, la
propulsión es el acto de cambiar el movimiento
de un cuerpo con respecto al marco de referencia
de inercia [7].
Si bien, la cohetería experimental o amateur
aparece entre los investigadores y aficionados a
temas aeroespaciales y astronáuticos a finales de
los años 50, esto con el gran éxito que tuvo la
Unión soviética al poner el satélite artificial
Sputnik 1 en órbita, solo ha existido un
crecimiento tecnológico en las carreras
aeroespaciales, en países como Estados Unidos y
Rusia, quienes se han dedicado a innovar
constantemente para crear avances y
organizaciones de mayor impacto [8], como lo es
la NASA, la cual se ha convertido en una agencia
que tiene como objetivo la exploración pacífica
del espacio en beneficio de toda la humanidad y
es bien sabido que el lanzamiento de máquinas y
personas al espacio ha sido posible de manera
exitosa en la mayoría de las ocasiones [9]. Sin
embargo, los cohetes son costosos y de grandes
dimensiones para que todo civil pueda aprender
de ellos, a causa de esto, nace la cohetería
experimental como rama aeroespacial para
aficionados, y el propósito de esto es poder
experimentar a una escala pequeña haciendo
posible toda modificación deseada y con un costo
mucho menor.
En México, la investigación referente a los
cohetes experimentales es escasa debido a que
realizar investigaciones con estos dispositivos
tiene un alto precio económico, por ello
actualmente se recurre a proveedores exteriores
para hacer uso de este servicio, lo que aumenta el
precio drásticamente y nos hace dependientes en
el desarrollo espacial. A pesar de ello, hay
registros desde 1957 donde se trabaja con cohetes
experimentales siendo San Luis Potosí, el primer
lugar con lanzamientos de estos cohetes en el país
[10]. Algunos de los cohetes que se desarrollaron
dentro del programa de la Comisión Nacional del
Espacio Exterior (CNEE) fueron el SCT1, SCT2,
Tonatiuh y el Tototl alcanzando los 35 mil metros
de altura en una sola etapa y el Cohete de dos
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etapas llamado Hutle I alcanzando hasta 120 mil
metros.
Finalmente, en 1972, el programa de Cabo Tuna
por parte de la Universidad Autónoma de San
Luis Potosí (UASLP) intento reiniciar sus
actividades con la serie “Filoctetes”, que a la
postre serían los últimos cohetes que se lanzaran
en dicho programa. Al suspenderse el trabajo de
lanzamientos de cohetes experimentales,
continúo consolidándose los grupos de
investigación que existen en el país [10].
Pese a los desarrollos efectuados en México
sobre cohetes experimentales con anterioridad,
reanudar dichas actividades e investigaciones es
difícil, debido a la escasa información disponible
con la que contamos en nuestro país.
Por tal motivo, se recurrió a una extensa
investigación del estado del arte sobre estos
vehículos con asesoramiento de miembros de
“Tripoli Rocketry Association”, en la cual se
obtuvieron certificaciones en cohetería de alta
potencia para el diseño, construcción y
lanzamientos.
En este documento se muestra el diseño y
construcción de un cohete experimental
educativo, el cual tiene la misión de transportar
un satélite tipo CanSat, es decir, una réplica de un
sistema espacial integrado en el volumen de una
lata de refresco. El concepto de CanSat fue
introducido a finales de la década de 1990 por el
profesor Robert Twiggs de la Universidad de
Standford [11], proviene de sus características
donde su tamaño, no supera una lata de refresco
y es lanzado con un cohete, dron o globo
aerostático a una altitud aproximada de un
kilómetro, de allí Can es de lata y Sat de satélite,
por sus siglas en inglés [12].
En contraste con los cohetes que son lanzados al
espacio, el que aquí se plantea solo alcanzará una
determinada distancia con respecto al nivel del
mar, esto depende de la clasificación del
combustible que se utiliza. De igual manera la
materia prima con la que se manufactura y el
diseño aerodinámico de dicho cohete tiene su
papel importante. Para el diseño se utiliza el
software Openrocket, que es un simulador de
cohetes de código abierto, que permite crear
diseños detallados de cohetes y simular el vuelo
de los mismos en diversas situaciones, como
diferentes condiciones climáticas, altitudes y
ángulos de lanzamiento, permitiendo realizar
ajustes y mejoras en sus diseños antes de la
construcción y lanzamiento real.
La finalidad de la construcción de este cohete
experimental es generar experiencia a pequeña
escala en el ámbito de la ingeniería aeroespacial
en estudiantes mexicanos. Por otro lado, existe
un gran interés por parte de la Agencia Espacial
Mexicana (AEM), en el Programa Nacional de
Actividades Espaciales 2020-2024 se tiene
contemplado a mediano y largo plazo desarrollar
talento mexicano en la tecnología en el ramo de
la cohetería debido a que existen 2 puntos en
México para poner un puerto espacial como lo es
Chihuahua y Baja California. Por ello, estar
preparando a estudiantes y desarrollando nuevas
técnicas de diseño y construcción apoyará
enormemente, no solo contar con recurso
humano calificado, sino también en un futuro
contar con cohetes mexicanos. En este proyecto
los aspectos que se contemplan serán físicos,
matemáticos, químicos, entre otros. Los
estudiantes encargados de trabajar en este
proyecto no tenían conocimiento sobre los
cohetes experimentales, ya que sus carreras no
son en ciencias espaciales, sin embargo, el interés
sobre esta temática es grande, por lo que en un
verano científico se prepararon de forma teórica
y práctica sobre la metodología de
implementación de una misión con un satélite
tipo CanSat con múltiples sensores que será
lanzado a la atmósfera a bordo de un cohete
experimental, considerando el proceso del
diseño, simulación, selección de materiales y
combustible adecuado.
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2. Antecedentes
En la cohetería experimental el grano propelente
forma parte del proceso de combustión, mientras
que la tobera es de los elementos más importantes
en el diseño de un cohete, este último elemento
se usa para acelerar los gases de escape calientes
y producir empuje, es importante tener en cuenta
que la cantidad de empuje producido por el motor
depende de la velocidad de salida del flujo,
presión a la salida del motor y del caudal másico
a través del motor, cabe destacar que el valor de
estos tres elementos se determina dependiendo el
diseño de la tobera [13].
El propelente está compuesto de combustible y
un oxidante. El más conocido es con base de
azúcar, mientras que otros pueden emplear varios
tipos de oxidantes como: polímeros unificadores
y metales como aluminio o magnesio [14]. La
manera en que se le da forma al propelente asume
un papel importante y está directamente
relacionado con el rendimiento del motor. Todos
los propelentes son procesados con una
geometría cilíndrica para acoplarse dentro del
motor del cohete maximizando la eficiencia
volumétrica [15]. El núcleo, si es que cuenta con
uno, puede variar su forma: circular, estrella,
cruz, hueso, etcétera, esto genera un cambio de
empuje-tiempo dependiendo del mismo. El más
común para motores amateur es el circular [16].
Por otro lado, se cuenta con un inhibidor que es
un material o recubrimiento resistente al calor
para evitar la combustión mientras opera el
motor, típicamente son de papel o cartón, sin
embargo, también suelen presentarse con un
recubrimiento de poliéster o resina epoxi [17].
La evolución del propelente inició en 1794 con el
motor de gas de Thomas Mead, el motor de
combustión de Robert Street en 1794, la chispa
eléctrica de François Isaac de Rivas, seguida de
la utilización industrial del motor de Samuel
Brown en 1823. Posteriormente, todos habían
sentado la base para el primer cohete de
propulsor líquido de Robert Goddard [18].
La estructura del cohete se puede constituir de
materia prima como el cartón o materiales
compuestos [19]. La fibra de vidrio es un
material incombustible no absorbente y
químicamente estable, es el material en forma de
fibras que son obtenidas del vidrio por diversos
procedimientos [20]. Es un buen aislante térmico
de fácil colocación y de poco peso, 3 cm de fibra
de vidrio tiene la misma capacidad de aislante
térmico que 15 cm de madera. Para este material
se requiere de la adición de un polímero para
reforzar la constitución, en este caso un material
epóxico, los cuales son termo-endurecidos [19].
La construcción de cohetes experimentales se
diferencia por la composición y el objetivo de
cada misión, ya que la mayoría de los cohetes
experimentales, son de carácter telemétrico. Así,
como la carga útil de este, se define como: el
objeto que una persona se compromete a colocar
en el espacio exterior o ultraterrestre, mediante
un vehículo de lanzamiento o un vehículo de
reentrada, incluidos los componentes del
vehículo, específicamente deseado o adaptados
para ese objetivo [21]. Un ejemplo es el
desarrollado por Jiménez [20], de la Universidad
de los Andes, quien diseñó un cohete llamado
Pua de 952 cm de alto con un motor de propelente
sólido (nitrato de potasio y sorbitol) contenido en
un tubo de PVC, de fuselaje de aluminio, ojiva de
madera, 3 alerones de aluminio y el motor
fabricado en su totalidad de aluminio (cámara de
combustión y tobera).
A diferencia del cohete desarrollado por Jiménez
en este trabajo se emplea fibra de vidrio como
material principal y aditivos. Por otro lado, se
presenta un cohete cuyo enfoque es el diseño del
motor realizado en SolidWorks, aplicando la
metodología de SRMD (Solid Rocket Motor
Design). El diámetro interno de la cámara de
combustión fue de 27.67 mm, con longitud de
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230 mm. El combustible sólido se basó en la
mezcla de nitrato de potasio (KNO3) (oxidante) y
azúcar de alta pureza (o sucrosa: C12H22O11)
(combustible), cuya síntesis se logró a través de
un proceso de fusión térmica. El desempeño del
motor arrojó valores de 227 Newton y un impulso
específico de 65.8 segundos, clasificando como
un motor tipo G [22]. Por otro lado, el cohete
presentado en este artículo utiliza motores tipo I
y J, donde se tiene un impulso de 333N-seg y 727
N-seg, respectivamente.
En el 2015 Bouche [23] diseñó y fabricó un
transmisor de doble banda, trabajando a 870
MHz y 2.45 GHz, utilizando una antena de pala
aerodinámica para ser implementada en un
cohete y adquirir datos a través de los sensores
integrados, esta antena se colocó en un cohete
experimental y fue lanzado con éxito en agosto
de ese año. Con esto se hace referencia a que cada
lanzamiento tiene una misión subjetiva, y el
procesamiento de datos en este caso particular
fue realizado fabricando un transmisor, para
cumplir con la misión de esta investigación, se
utilizaron los módulos transceptores de XBee
que utilizan el protocolo de comunicación en red
llamado IEEE 802.15.4 punto a punto.
Sean cuales sean las características del cohete por
diseñar, se requiere conocer las restricciones en
lanzamientos y operaciones, en el caso de un
cohete educativo, si la altitud de lanzamiento es
menor a 5 km se emitirá una notificación al
Organismo de Autoridad [16].
3. Metodología
En la figura 1 se describe el proceso para la
ejecución de este proyecto. En primera instancia
se realiza el estudio o análisis del material a usar,
seguido del diseño y simulación del cohete en
software; posteriormente el establecimiento del
objetivo de la misión se prosigue con la
manufactura del cohete y finalmente la
planeación, logística, lanzamiento y recolección
del cohete.
La manufactura del cohete se realizó en el
laboratorio de Ing. Aeroespacial ubicado en las
instalaciones de la FCITEC-UABC, además, se
contó con la asesoría en el manejo de materiales
de profesionales de la empresa EVA
FIBERGlass.
Es importante realizar una extensa adquisición de
documentación para tener noción de lo que se
está realizando, considerar los factores a los que
un cohete este sujeto al momento de realizar su
vuelo, cabe mencionar que para realizar todas las
prácticas dentro de esta investigación se tomó
como guía el código de seguridad emitido por
Tripoli Rocketry Association y National
Association of Rocketry (NAR), las cuales son
organizaciones originarias de los Estados Unidos
de América, encargadas de regular todo lo
referente a actividades de cohetería de alta
potencia [24].
Figura 1. Diagrama metodológico.
3.1. Estudio y análisis del material
Si bien, se sabe que el peso de los cohetes
experimentales se encuentra limitado por la
capacidad de empuje del motor a utilizar, es
decir, cuanto más ancho es el tubo donde está el
motor, tiene más combustible y por lo tanto tiene
más potencia, ya que lo quema más rápido, en
cambio, si es más largo va a tardar más en
Lanzamiento y recolección
Manufactura del cohete
Establecimiento del objetivo de la misión
Diseño y simulación del cohete en software
Estudio o análisis del material a usar
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quemar, pero pesará más, por ello, se buscan
materiales que sean termorresistentes y de peso
ligero. A pesar de existir materiales de bajo costo
como madera, cartón paja o PVC, se optó por
usar la fibra de vidrio en toda la construcción del
cohete, este material está compuesto por
filamentos de vidrio muy finos, gracias a esto se
puede amoldar de una forma sencilla y por ello
se puede encontrar en distintos formatos como lo
son mallas, tubos o varillas y se utiliza en los
cohetes por ser un material liviano con
resistencia mecánica, estabilidad dimensional
con un muy buen aislamiento térmico y muy
importante es un material incombustible, o sea,
no propaga el fuego al momento de que se
accione el motor y por último hace que el cohete
sea reciclable, ya que tiene una larga vida y es de
muy bajo mantenimiento [25]. Para la creación
del cohete se utilizaron tejidos de fibra de vidrio,
se comenzó cortando rectángulos de un rollo de
fibra de vidrio (Fig. 2), las cuales fueron
cubiertas con resina de poliéster para empastar y
catalizador para el endurecimiento de la fibra de
vidrio.
Figura 2. Hojas de fibra de vidrio
Por otro lado, para la cuerda que sujeta el fuselaje
con la ojiva, se utilizó una cinta tubular de nylon,
la cual es más flexible que una plana, y son
resistentes a la rotura, abrasión y al calor [25].
Para la unión de las piezas como aletas, anillos
de centrado y tubo de motor, se buscó un
adhesivo estructural capaz de proporcionar
estabilidad en la unión de las piezas, así como
también la resistencia térmica, por lo cual, se
utilizó el adhesivo estructural conocido como
epoxi, el cual es un pegamento fácil de usar y
además ofrece gran rigidez y es moldeable,
además, los inconvenientes de este material son
mínimos, puesto que se ocupan especialistas para
manejarlo y una vez instalado no es fácil
removerlo [26], sin embargo, esto último resulta
una ventaja a la hora de usarlo en los cohetes
experimentales, ya que se busca una adherencia
alta.
3.2. Diseño y simulación del cohete en software
El empleo de simuladores es de gran ayuda hoy
en día, gracias a la rápida respuesta que se
obtiene para la fase de desarrollo de cualquier
proyecto, y de esta manera poder validar el
diseño con los parámetros ingresados, es posible
generar una perspectiva que nos permite
visualizar de manera más acertada el resultado
esperado. El diseño se realizó en el simulador de
Openrocket, el cual es gratuito y brinda el apoyo
y facilidad para reproducir todos los materiales
que utilice el modelo, desde el tipo de material
con su densidad hasta los acabados [27],
permitiendo diseñar la ojiva del cohete, siendo
esta forma la más usada por la resistencia de aire
que se opone al movimiento del cohete.
Calculando de igual manera la aerodinámica y
estabilidad del cohete se utilizaron 3 aletas tipo
trapezoidales cónicas con un montado en la
superficie (Fig. 3), cabe destacar que las aletas no
solo ayudan en la estabilidad, sino que también
en otros efectos de vuelo como el equilibrio,
rotación, oscilación, etc. [28].
En cuanto al diseño de la ojiva, se consideró que
el vuelo del cohete es subsónico. Teniendo en
cuenta que existen diversos tipos de ojiva:
cónica, tangente, esférica o hiperbólica, entre
otras. Según un artículo publicado por la NACA
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en 1951, llevado a cabo por Alvin Seiff y Carl A.
Sandahl, el uso de puntas esféricas en ojivas
cónicas o de otra geometría contribuye a reducir
la resistencia a cualquier número de Mach. Por lo
que se optó el tipo tangente.
Gracias al simulador, se puede obtener una mejor
visualización de cada componente del cohete,
incluso los componentes internos como la nariz,
acoplamiento, aletas, tubo de motor (para
conocer las medidas específicas del motor a
utilizar se revisa la página oficial de compra),
anillos de centrado, ubicación de la carga útil y
paracaídas, entre otras, además de información
técnica como, tamaño, masa, velocidad máxima
y apogeo.
Figura 3. Cohete experimental TETRIS.
Diseñar un cohete en el software Openrocket es
sencillo, la interfaz del programa permite
manejar los parámetros claves para optimizar el
apogeo, velocidad máxima, centro de gravedad,
estabilidad, etc. El software también contiene un
apartado de simulación de vuelo, donde se
integra el motor que se utilizará y se presentan
mediante gráficos los parámetros de interés tales
como la estabilidad vs. tiempo o características
de rotación, etc.
En la figura 4, se realizó una prueba de vuelo con
las características del cohete y un motor tipo I de
Aerotech, se graficó la altitud vs. tiempo para
saber si íbamos a alcanzar nuestro objetivo con
los parámetros del cohete.
Figura 4. Simulación del tiempo de vuelo del cohete Tetris
3.3. Establecimiento del objetivo de la misión.
El objetivo principal de este proyecto es diseñar,
construir y lanzar un cohete con una carga útil de
un satélite para recopilar datos atmosféricos.
El desarrollo de este proyecto permite a los
estudiantes diseñar un cohete experimental,
considerando su aerodinámica, materiales
convenientes, manufactura y lanzamiento del
mismo para posicionarlo a una altura de 900
metros sobre el nivel del mar (m s.n.m.), con una
carga útil que brinde información atmosférica
con los sensores instalados en un satélite enlatado
(CanSat).
Este tipo de proyectos busca que los jóvenes
estudiantes mexicanos, se adentren a una
metodología de trabajo teórico-práctica,
motivándolos en su búsqueda de innovación para
el desarrollo de un cohete experimental [29],
implicando la selección de material, proceso de
manufactura que incluya el método de
recolección de la carga útil.
3.4. Manufactura del cohete.
En la figura 5, se muestra de manera general el
proceso de manufactura del cohete experimental
una vez que se tiene las consideraciones de
diseño y material necesario. Se inicia con la
selección de los tubos de metal para el fuselaje y
el tubo de motor, esto quiere decir que, se empleó
una base sólida para establecer una medida
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estándar del cohete. Estos elementos se cubren
con acetato y papel encerado. Y sobre estas, las
hojas de la fibra de vidrio con su catalizador y
resina, como se aprecia en la figura 6 [30].
Figura 5. Diagrama de manufactura del cohete.
Figura 6. Proceso de aplicación de la fibra de vidrio.
Para construir las aletas se aplicó el mismo
procedimiento previamente descrito, pero en
hojas o láminas rectangulares como se aprecia en
la figura 7. Posteriormente se dibujaron las
dimensiones de las aletas y se utilizan
herramientas para realizar los cortes de las
mismas (Fig. 8). En el cohete se realiza un
ranurado para la inserción y pegado de las aletas,
como se muestra en la figura 9, y finalmente se
utilizan pulidoras para el acabado final del cohete
(Fig. 10). Es importante mencionar que durante
el proceso de construcción del cohete
experimental se utilizó el equipo adecuado para
resguardar la seguridad del operador.
Figura 7. Proceso de aplicación de la fibra de vidrio para
aletas.
Figura 8. Corte de aletas.
Figura 9. Corte de ranuras para aletas en el cuerpo del
cohete.
Selección de tubos de fierro
para fuselaje y tubo de
motor (20 y 7 cm de
diámetro)
Se cubren de acetato, papel
encerado y dos capas de
fibra de vidrio con resina y
catalizador.
Se realizan 4 hojas para las
aletas y los anillos de
centrado del mismo
material.
Para la nariz se emplean
moldes de fibra de virdrio,
con un anillo para sujetar la
cinta tubular nylon y el
paracaídas.
Se cortan, perforan y lijan
los elementos para su uso.
Se pegan al fuselaje las
aletas y el tubo del motor
con epoxi.
Se pinta y detalla el cohete.
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Figura 10. Pulido de piezas.
Para la construcción de la ojiva se utiliza un
molde, en el que se implementa el mismo
material que el resto del cuerpo. En la ojiva se
realiza una perforación para colocar un anillo que
sujetará un paracaídas. Ya que se tiene todo el
material preparado se ensamblan las piezas, para
ello se emplea epoxi, con el cual se pega al
fuselaje las aletas y el tubo de motor de igual
manera.
Por último, se dan los acabados al cohete,
pintándolo con un recubrimiento como se
muestra en la figura 11.
Figura 11. Recubrimiento en cohete ensamblado.
En la figura 12 se observa el cohete TETRIS
decorado y listo para el lanzamiento.
Figura 12. Cohete experimental Tetris.
Cabe mencionar que un aspecto relevante de este
diseño es el material del cual está compuesto, ya
que es muy resistente en contraste con un cohete
hecho de cartón, plástico como PET o PVC. Por
otro lado, el uso de resina epóxica para la unión
de las piezas a ensamblar, hace que exista una
resistencia mayor al ser este un compuesto capaz
de soportar hasta 300 kg.
Por otro lado, al emplear motores de la marca
Aerotech, se contempla un procedimiento
particular para el montaje de estos. En primera
instancia se tiene el motor, con su Ignisor para
encenderlo y el kit de carga de eyección.
Para realizar el proceso, primero localizamos el
motor, y destapamos la cavidad que tiene, para
poder introducir la pólvora en la carga de
eyección, dependiendo del diámetro del motor se
indica la cantidad de pólvora a vaciar,
aproximadamente la mitad del contenido del vial
para cohetes de 66.04 mm de diámetro y
menores. Uno de los cohetes fue de 381 mm, por
lo que correspondió a la mitad de la pólvora.
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Figura 13. Montaje de motor: pólvora.
El proceso de instalación del encendedor
FirstFire y preparación para el vuelo implica
retirar el encendedor del tubo de cartón,
enderezar los cables y pelar 12,7 mm a 25.4 mm
de aislamiento de los extremos. Luego, se inserta
el extremo recubierto de negro del encendedor en
la abertura de la boquilla del motor y se empuja
completamente dentro del núcleo del motor,
asegurándose de que toque el elemento de retardo
de tiempo en la pared del motor.
Figura 14. Montaje de motor: Tapa y encendedor.
En el siguiente paso, es presionar el extremo
abierto de la tapa de la boquilla sobre la extensión
de la boquilla expuesta para sostener firmemente
el encendedor en su lugar. En caso de que no se
tuviera una tapa de boquilla con el motor,
emplear un trozo de cinta adhesiva para asegurar
el encendedor al motor. Luego, se instala el
motor en el tubo de montaje del motor del cohete,
asegurando que esté retenido de manera segura
mediante medios mecánicos para evitar que sea
eyectado durante el despliegue del sistema de
recuperación del cohete.
Para el caso del CanSat, es ubicado dentro del
cohete, como se puede observar en la figura 3.
3.5. Lanzamiento y recolección
Para el posicionamiento del cohete y sus
lanzamientos, se utiliza una plataforma adecuada
para lanzamientos de cohetes experimentales,
además se colocó un sistema de ignición del
motor de manera remota para lograr un despegue
inalámbrico a una distancia adecuada para no
tener ningún tipo de riesgo [31].
Para el lanzamiento cuya carga útil era el CanSat,
se utilizó un motor tipo I y J para el de solo peso,
de la marca comercial de AeroTech® (DMS
I175WS-13A Super White Lightning y J435WS-
14A), para la compra de este motor se necesita
una certificación de uso L1 el cual se puede
conseguir al ser miembro de la Asociación de
Cohetería de Trípoli (TRA), la Asociación
Nacional de Cohetería (NAR) o la Asociación
Canadiense de Cohetería (CAR).
Para el otro lanzamiento, con una carga útil de
únicamente era peso. Se utilizó un motor tipo
AeroTech® J435WS-14AEl, los motores son
desechables, es decir, que todo lo que compone
el motor es de un solo uso. Los motores de la
empresa comercial de AeroTech tienen una
carcasa de fibra de vidrio enrollada con
filamento, una boquilla fenólica compuesta
reforzada con vidrio, un mamparo y el propulsor
de Super White Lightning, este produce una
llama blanco brillante con humo blanco denso y
un sonido gutural [32].
Debido a que la carga útil del segundo
lanzamiento tenía un GPS consigo, no fue difícil
ubicar la misma carga al momento de su
aterrizaje, sin embargo, el cohete si fue difícil de
encontrar debido a la zona en la que se realizó el
lanzamiento. Por otro lado, el primer
lanzamiento, con carga útil de únicamente peso,
fue realizado con la finalidad de pruebas, ya que
al ser el primer cohete lanzado se quiso verificar
un buen funcionamiento de la ignición remota,
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Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (2): e344.
así como la expectativa en cuanto la recuperación
del CanSat y el cohete.
3.6. Sistema de comunicación y transmisión de
datos
Para la comunicación y transmisión de datos
inalámbrica, se empleó el transceptor llamado
Xbee PRO, modelo S2C, la elección de este
modelo se basó principalmente para tener un
rango de comunicación de hasta 2600 metros,
debido a que el cohete alcanzo una altura de 1000
metros para asegurar la cobertura de esa
distancia. Y de igual forma el rango de
temperatura para que este dispositivo sea
funcional es de -40 a 85 °C.
Así mismo la frecuencia de comunicación es de
2.4 Ghz por lo que es una banda libre, con una
red de tipo punto a punto, esto quiere decir que la
información emitida por los sensores será
transmitida a una estación en tierra remota, y
únicamente es unilateral. Para la recepción de
información se emplea un transceptor o placa de
desarrollo Xbee Explorer, donde es colocado el
otro Xbee, que haya sido nombrado receptor.
Previo a esto se debe coordinar ambos Xbee’s
desde el software X-CTU y configurarlos con el
mismo PAN ID (Identificación de Red Personal).
3.7. Sistema de recuperación
El sistema de recuperación de cualquier
dispositivo incorporado en un modelo de cohete
tiene el propósito de devolverlo de manera segura
al suelo. Todos los sistemas de recuperación con
paracaídas funcionan desarrollando elevación o
generan un arrastre adicional para contrarrestar la
fuerza de la gravedad y sirva.
Es obligatorio que todo cohete cuente con un
sistema de recuperación para poder ser lanzado.
La mayoría de los cohetes aficionados utilizan
paracaídas como medio para recuperar el cohete
los mismos. El este proyecto cuál es el caso de
este cohete, donde se emplearon dos paracaídas
circulares de 25 cm y de 100 cm, uno fue
integrado al CanSat y el otro al cohete,
garantizando un descenso de 9 m/s.
En cuanto al material de estos, fue de nylon al
igual que las hebras que sujetaban ocho puntos
del paracaídas y a su vez iban anudadas al CanSat
y el otro a la ojiva que a su vez iba ligada del
cohete.
La manera en como se dobla el paracaídas, y
como se anudan los hilos que sostienen al objeto
tiene un sentido, ya que se busca un buen
equilibrio y un desenvolvimiento rápido del
paracaídas al ser expulsado. Para guardar el
paracaídas se realizan 4 dobleces iniciando por la
mitad del diámetro y así sucesivamente, ver
figura 15.
Figura 15. Dobleces de los paracaídas.
Una vez que está doblado se coloca un pedazo de
cinta sin realizar mucha presión en el paracaídas,
para que en el momento en que sale expulsado,
pueda desenvolverse fácilmente.
La selección del tamaño del paracaídas es
indispensable para recuperar de manera exitosa
el cohete para su posterior reutilización, esto
dependerá del peso del cohete y de la fuerza
cinética con la que se quiere que el cohete
impacte el suelo, a partir de estos datos se
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establecen velocidades de descenso que nos
ayudaran a calcular el diámetro del paracaídas,
contemplando un margen del 10% en las
velocidades establecidas para evitar cualquier
daño estructural.
Cabe mencionar que si se llega a utilizar un
paracaídas más grande de lo necesario esto
causara que el cohete toque suelo en un sitio más
lejano del lugar de lanzamiento de lo planeado,
lo que aumenta el tiempo de búsqueda y aumenta
la posibilidad de perderlo.
Para encontrar el sitio donde el paracaídas con el
CanSat aterrizó, se pudo ubicar gracias al
posicionamiento de GPS que traía incluido, en
cuanto al cohete, con este se tuvo que realizar una
búsqueda, ya que no contaba con GPS, pero al ser
un objeto más grande que el CanSat, fue fácil
encontrarlo en un terreno desértico.
4. Resultados y discusiones
El lanzamiento del cohete 1 fue exitoso porque lo
recuperamos sin daños estructurales, alcanzó la
altura planeada, se recolectaron datos de los
sensores de la carga útil que en este caso fue un
satélite CanSat a bordo del cohete. Mientras que
el lanzamiento 2 solo se presentó un pequeño
daño estructural en la aleta lo que nos llevó a
mejorar la posición de estas para posteriores
proyectos. El material utilizado fue la fibra de
vidrio y aditivos, para manufacturar el cohete. Se
observó que durante el proceso de manufactura
de la fibra de vidrio se requiere de un trabajo
rápido, ya que la resina endurece rápidamente. Se
contó con las medidas de seguridad pertinentes
porque la fibra de vidrio, son hilos finos de vidrio
fundido que requiere de un manejo cuidadoso
para evitar astillas o alergias en la piel, y teniendo
la ayuda de los asesores de la FCITEC-UABC y
EVA FIBERGlass y por la experiencia que
cuentan se consiguió obtener una mayor calidad
en el acabado de la estructura.
Por otro lado, el lanzamiento del cohete se realizó
en la Laguna Salada porque es un especial para
lanzamiento de cohetes de alta potencia
designado por las autoridades federales de la
Aviación Civil y la Agencia Espacial Mexicana
que se encuentra a una altura de 12 metros sobre
el nivel del mar.
La carga útil del cohete contaba con distintos
sensores entre ellos un GPS encargado de recibir
datos y calcular la posición geográfica con
precisión a velocidades altas [33] y el módulo
GY91 (este que se compone de varios sensores
tiene funciones como un acelerómetro,
giroscopio, magnetómetro y barómetro).
Caracterizándose por tener una alta integración y
precisión, ideal para la toma de datos requeridos
[34], ambos se conectaron a un microcontrolador
Arduino y el sistema de comunicación Xbee para
ser enviados a la estación terrena. El cohete
despegó de manera exitosa en una plataforma a
12 m s.n.m. alcanzando en 10 segundos una
altura máxima de 595.8 m s.n.m., en la figura 16
se puede visualizar este recorrido mientras que su
tiempo de aterrizaje fue de aproximadamente 2
minutos. Estos datos pueden ser empleados en un
futuro para realizar un análisis de posición o con
respecto a los sensores realizar una comparativa
en lanzamientos posteriores.
Figura 16. Gráfica de altura-tiempo del módulo del sensor
GY91.
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Otros sensores con los que contaba la carga útil
son: BME680 (conocido como un sensor que
permite llevar un monitoreo de la calidad de aire,
humedad, temperatura, presión barométrica y
humedad relativa [36] y GPS, los cuales nos
permitieron saber que al cohete le tomo un
aproximado de 10 segundos para alcanzar la
altura máxima, aumentando su temperatura de
35.88 °C hasta 43.66 °C estando en el punto
máximo como se muestra en la figura 17, y que
la presión paso de 976 hPa en el despegue y
disminuyo hasta 921 hPa en el apogeo, esto se
aprecia en la figura 18.
Figura 17 Gráfica de temperatura-tiempo del sensor
BME680.
Figura 18 Grafica de presión-tiempo del módulo de
sensores GY91.
5. Conclusiones
Se lograron adquirir conocimientos teóricos-
prácticos para el diseño, desarrollo y
construcción de un cohete tipo L1. Se lograron
realizar 2 lanzamientos prácticos de misión
exitosos porque se recuperó el cohete de tal
manera que es funcional para volver a ser
lanzado. Los combustibles utilizados para el
primer lanzamiento fue un motor tipo I y para el
segundo lanzamiento el motor tipo J de ellos se
pudo notar que para posteriores lanzamientos se
debe cambiar de posición las aletas de tal manera
que estén a la misma longitud donde se encuentra
el retenedor del cohete para evitar daños
estructurales durante la recuperación.
El protocolo de comunicación Xbee funciono
satisfactoriamente en la recolección de datos,
porque su respuesta de tiempo fue rápida y sin
pérdida de información. Cabe destacar que
algunos sensores calcularon los datos con menos
unidades que otros y eso provoco una toma de
datos errónea, por ello, no se tomaron en cuenta
esos datos.
A pesar de tener éxito en los lanzamientos, es
conveniente integrar a la estructura del cohete un
GPS para su pronta recuperación, puesto que en
esta investigación solo se colocó en la carga útil,
pero al momento de buscar el cohete fue difícil
por el relieve en que se estaba y por el paisaje
desértico en que nos encontrábamos.
El nuevo proyecto posterior de diseñar, construir
y lanzar un cohete experimental de manera
exitosa se presentará a la certificación que ofrece
la asociación de Tripoli México.
6. Agradecimientos
El apoyo del Dr. Antonio Gómez Roa por su
asesoramiento constante en el desarrollo de este
proyecto, y la administración de los suministros
necesarios para el mismo. A los ingenieros de la
empresa EVA FIBERGlass, Oscar Abraham
Solano Santos, Wildheimy Piña Gastelum y
Walter Ahrens Castro, por su soporte en el
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Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (2): e344.
proceso de diseño, manufactura y lanzamiento
del cohete y a nuestros compañeros de verano
científico. Agradecer el apoyo que brindo la
Universidad Autónoma de Baja California para
hacer uso de sus instalaciones durante esta
estancia, así mismo a la Universidad Autónoma
de Sinaloa por el apoyo económico brindado, al
TES campus Valle de Bravo por la oportunidad
de participar en este programa de investigación y
al Verano de la Investigación Científica y
Tecnológica del Pacífico 2022, Programa Delfín.
7. Reconocimiento de autoría
Liliana Lucero Vargas Oseguera, Diana
Gabriela Bejarano Toloza: Uso del software,
diseño, construcción, decoración de cohete y
redacción de borrador de artículo. Antonio
Gómez Roa, Oscar Adrián Morales Contreras,
Oscar Abraham Solano Santos:
Conceptualización, metodología, logística de
lanzamiento, supervisión en la investigación y
revisión de versión final de artículo.
Referencias
[1]
L. T. DeLuca, Highlights of Solid
Rocket Propulsion History, Springer,
2016.
[2]
A. S. Mohamed, «How Rockets
Work,» Omdurman Ahlia University,
2022.
[3]
T. Benson, «NASA,» 13 mayo 2021.
[En línea]. Available:
https://www.grc.nasa.gov/www/k-
12/TRC/Rockets/history_of_rockets.h
tml#:~:text=The%20date%20reportin
g%20the%20first,of%20a%20solid%
2Dpropellant%20rocket.
[4]
S. May, «NASA,» 7 agosto 2017. [En
línea]. Available:
https://www.nasa.gov/audience/forstu
dents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-
a-rocket-k4.html.
[5]
J. D. Clark, Ignition, New Jersey:
Rutgers University Press, 1972.
[6]
P. Estey, D. Altman y J. Mcfarlane,
«An evaluation of scaling effects for
hybrid rocket motors,» Aeroespacial
Research Center, 2012.
[7]
G. P. Sutton, Rocket propulsion
elements, Wiley, 2017.
[8]
A. Urrego, F. Rojas, «Experimental
Rocketry missions: the seneca
mission, ainkaa 1 rocket» Julio 2010.
Pag. 54-55
[9]
"Brief History of Rockets". [En linea].
Available:
https://www.grc.nasa.gov/www/k-
12/TRC/Rockets/history_of_rockets.h
tml
[10]
Mendoza, J. R. (2010). Cabo Tuna
"Una aventura espacial en San Luis
Potosí". San Luis Potosí: Museo de la
Historia de la Ciencia de San Luis
Potosí.
[11]
AEM, «Ingeniería de Sistemas
Espaciales Aplicado a una misión
CanSat,» México, 2015.
[12]
"Cansat Argentina". [En linea].
Available:
https://www.argentina.gob.ar/ciencia/
sact/cansat-argentina
[13]
"Nozzle design". [En linea]. Available:
https://www.grc.nasa.gov/www/k-
12/rocket/nozzle.html
[14]
M. Vargas y E. Coronado,
«Reacciones de combustión con
propelentes sólidos en motores de
cohetes experimentales,» Scielo, vol.
28, nº 2, 2011.
[15]
J. Ma, «Analysis of the characteristics
of rocket propellant,» Theoretical and
Natural Science, pp. 490-495, 2023.
[16]
R. Nakka, Teoría sobre motores
cohete de propelente sólido, 2005
15 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (2): e344.
[17]
R. S. P. Shu y W. Foster, Vortex
shedding from solid rocket propellant
inhibitors, 2012.
[18]
R. Thapa y S. Robert, «Evolution in
Propellant of the Rocket Engine,»
Journal of Materials Physics and
Chemistry, 2023.
[19]
S. A. Morales, Fibra de virdrio,
pruebas y aplicaciones, México: IPN,
2008.
[20]
A. Jiménez, Diseño y simulación de
un cohete con carburante sólido,
Bogotá: Universidad de los Andes,
2003.
[21]
P. A. Arizpe, Construcción de
Vehículos y Motores Cohete,
México, 2022.
[22]
R. Robayo, J. Portocarrero, J.
Meneses, J. Salgado, S. Martínez, F.
Delgado y A. Gómez, «Diseño,
construcción y prueba estática
experimental de un motor-cohete de
combustible sólido,» Revista UIS
Ingenierías, 2021.
[23]
R. Bouché y A. Ghiotto, «Dual-Band
Transmitter and Stabilization Blade
Antenna for Experimental Rocket
Telemetry Application,» IEEE, 2016.
[24]
https://www.tripoli.org/(visto el 13th
Feb. 2023).
[25]
"Propiedades de la fibra de vidrio" 09
junio 2019. [En línea]. Available:
https://serveiestacio.com/blog/propied
ades-de-la-fibra-de-vidrio/
[26]
"Guía básica de cintas tubulares -
Pezzutti" 12 enero 2022. [En linea].
Available:
https://www.pezzuttitrade.pe/consejos
/guia-basica-de-cintas-tubulares/
[27]
"¿Cuál es el mejor adhesivo
epóxico?" Cemix, 2023. [En línea].
Available:
https://www.cemix.com/adhesivo-
epoxico-como-aplicarlo/
[28]
"Open Rocket”. [En línea].
Available:
https://openrocket.info/
[29]
G. González, I. Hernández, B. Orozco
y E. Castillo, «Estudio y diseño de
Alas para Cohetes Experimentales
Amateur», Noche de estrellas, agosto
2019
[30]
Unidad de difusión de la Universidad
de Guadalajara, «Cohetería
experimental, opción para el desarrollo
de emprendimiento»
[31]
M. Damirchi, "Interfaz del módulo
GPS NEO-7M con Arduino". [En
línea]. Available:
https://electropeak.com/learn/interfaci
ng-neo-7m-gps-module-with-arduino/
[32]
"Tarjeta GY-91” [En línea].
Available:
https://electronilab.co/tienda/tarjeta-
gy-80-imu-10dof/
[33]
"Sensor de gas BME680”. [En línea].
Available:
https://www.bosch-
sensortec.com/products/environmen
tal-sensors/gas-sensors/bme680/
[34]
"Aerotech I175WS-13A Motor de
cohete súper blanco Lightning DMS”.
[En línea]. Available:
https://www.csrocketry.com/rocket-
motors/aerotechrocketry/motors/38m
m/dms-rocket-motors/aerotech-
i175ws-13a-super-white-lightning-
dms-rocket-motor.html
16 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 7 (2): e344.
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Oscar Adrián Morales Contreras, Oscar Abraham Solano Santos
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