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Altimetro casero

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Altimetro casero

  1. 1. Cohetería Experimental <br />Carga útil<br />Experimentos<br /> Construcción de su propio altímetro casero<br />Condiciones del copyleft. Todos los derechos otorgados. Bajo las sanciones establecidas por la ética, queda rigurosamente permitida y sugerida, la reproducción total, parcial y el mejoramiento de esta obra por cualquier método, medio o procedimiento, comprendidos la fotocopia y el tratamiento digital. Se pide que se informe y se haga referencia al autor en todo uso que se le dé a la misma.<br />Prólogo<br /> <br />Por convicción personal asumo que el conocimiento es un bien social y, por lo tanto, de dominio público, es decir todos sabemos y todos debemos compartir lo que sabemos. Este compartir, lo vivo, no como una obligación sino como un derecho; con el objeto de crear, pulir y magnificar el conocimiento. Haciendo que todos seamos transformados en este devenir.<br />Espero que este trabajo nos ayude a crecer y comunicarnos, a tentarnos en investigar y en descubrir, a entusiasmarnos con el compartir.<br />También por convicción creo que no podemos crecer solos.<br />La cohetería es una tarea para trabajar en grupo, para que si uno está desanimado el resto lo apoye, para que todos podamos alegrarnos, crecer juntos y desarrollar algo que en solitario no podríamos, algo más grande y mejor. Por esto les recomiendo que: se asocien a la ACEMA (Asociación de Cohetería Experimental y Modelista de Argentina, www.acema.com.ar), formen sus grupos de trabajo, participen en el foro (www.coheteriaamateur.com.ar), comenten esta actividad entre sus amistades, vivan el placer de un hermoso lanzamiento en familia y con amigos.<br />Por último tres pedidos:<br />Trabajen siempre extremando la seguridad; que esta actividad sea fuente de placer y no de malos ratos causados por “accidentes” evitables.<br />Si bien el trabajo fue hecho de corazón, es posible y hasta inevitable que se hayan deslizado algunos errores. Por favor háganmelos saber, escríbanme y entre todos mejoremos esto.<br />Participemos. Nadie es dueño de la verdad, todos tenemos nuestro granito de arena para aportar. Espero escuchar de sus experimentos y de sus éxitos así como de sus fracasos, siempre con el ánimo de aprender. Entre todos hagamos que la cohetería modelista y experimental crezca.<br />Un abrazo y Buenos vuelos<br />Javier Esteban Fernández<br />quimeifc@yahoo.com.ar<br />“Más rápido, más lejos, más alto”<br />Construcción de su propio altímetro casero<br />¡Usted puede hacer un altímetro a partir de un frasco de pastillas, guantes de látex, hilo de pescar y una bandita de goma!<br />Por Rick Weber <br />Sport Rocketry enero / febrero del 2003<br />Comentarios del traductor en Azul<br />¿Un altímetro para su cohete a partir de un frasco de pastillas, guantes de látex, hilo de pescar y una bandita de goma? Suena un poco como un proyecto de “guerra de chatarras”, pero este instrumento es fácil y barato de construir, y funciona bien. La idea original de este altímetro fue propuesta por mis dos sobrinas coheteras, Erin y Kristin Jewell.<br />Cuando un globo de helio se eleva, la presión atmosférica que actúa en el exterior del globo disminuye. Esto obliga al helio a dilatarse y aumenta el tamaño del globo. El altímetro que vamos a construir obra en este principio.<br />En lugar de un globo, nuestro altímetro utiliza una cámara de paredes rígidas con una membrana, de tipo globo, extendida sobre su extremo abierto. En vez de helio, el aire ordinario llena la cámara. Cuando la cámara se lleva a lo alto mediante un cohete, la expansión del aire en su interior tiende a hacer sobresalir la membrana en relación a la presión del aire, que disminuye a mayor altitud. Como se verá, nuestro altímetro tiene una manera de decirle lo mucho que la membrana se extendió durante su vuelo. Podemos medir esta deformación para que nos diga qué tan alto nuestro cohete viajó.<br />Figura 1: El altímetro casero listo para ser montado en el cohete.<br />El diseño se puede aplicar a diferentes tamaños y formas de cámaras. Cuanto mayor sea la cámara, más preciso será el altímetro. Pero, por supuesto, la cámara debe ser capaz de encajar dentro de su cohete. La figura 1 muestra un ejemplo de altímetro casero, con una cámara de 8 pulgadas de largo y un diámetro de 1,5 pulgadas (Aproximadamente 20 x 3,8 cm) que fue trasladado recientemente, junto con un altímetro electrónico PerfectFlite MicroAlt en el cohete del autor “PML Tethys”. El MicroAlt registró el apogeo en 3650 pies (1112,5 m) y nuestro altímetro casero mostraba 3560 pies (1085 m), una diferencia de sólo el 2%.<br /> Materiales:<br />Los materiales que se necesitan para construir el altímetro y la cámara de calibración deberían costar menos de $ 20 (U$S). Sin embargo, se necesita un buen altímetro electrónico para la calibración. Para este proyecto se utilizó un reloj con altímetro Casio comprado en eBay por $ 32. En el momento de escribir esto, hay varios en venta en eBay por menos de $ 35.<br />Aquí está una lista de los elementos que se necesitan.<br />Para el altímetro:<br />1 Frasco de plástico duro de pastillas (remedios). Encontrar el tamaño más grande que quepa en su cohete. El tamaño que se muestra en este artículo es de aproximadamente 2 pulgadas de diámetro y 5 pulgadas de largo (5 x 12,5 cm).<br />1 Guante de látex descartable.<br />1 Tramo de línea de pesca monofilamento de 15 Libras de resistencia (Tanza de 0,35 mm).<br />1 Bandita de goma de 1/4 pulgadas de ancho por 4 pulgadas de diámetro (6 mm x 10 cm de diámetro).<br />1 Pistola de pegamento caliente (Hotmel).<br />Para la cámara de calibración:<br />1 Trozo de tubería de PVC (Schedule 40) de 4 pulgadas de diámetro y 12 pulgadas de largo (Caño de 110 mm x 30 cm de largo).<br />1 Tapón de goma de expansión de 4 pulgadas para tubería de PVC (a veces llamado un enchufe de prueba).<br />1 Pedazo de plexiglás o policarbonato claro de 5 pulgadas x 5 pulgadas y ¼ pulgada de espesor (12,5 cm x 12,5 cm x 6 mm de espesor).<br />1 Pieza de manguera de polietileno de 6 pies de largo y de 3/8 pulgadas de diámetro (1,8 m de largo y 10 mm de diámetro).<br />1 Válvula de 3/8 de pulgada, con ajuste de compresión en ambos extremos.<br />1 Pomo de pegamento de caucho de silicona (Fastix).<br />1 Reloj Casio con altímetro o un instrumento equivalente.<br />Construcción:<br />Vamos a empezar a construir el altímetro. Tome de referencia la Figura 2. Taladre un agujero de 3/16 de pulgada de diámetro (4,75 mm) en el centro de la parte inferior de un frasco de pastillas. Corte un pedazo de un largo de 12 pulgadas (30 cm) de la línea de pesca y cúbralo con una fina capa de manteca vegetal.<br />Figura 2: Línea de Pesca en mancha de pegamento caliente.<br />Calentar la pistola de pegamento. Mientras se mantiene la línea de pesca en el centro del agujero de 3/16 de pulgada, aplicar pegamento caliente en el hilo de pescar y en el agujero como se muestra en la Figura 2. Asegúrese que el pegamento caliente sella completamente el agujero de 3/16 de pulgada. Después que el pegamento se endurece, debe ser capaz de tirar de la línea de pesca a través de la gota de pegamento caliente. No tire de él todo el largo, sólo asegúrese que se desliza libremente, pero que se quedará quieto cuando lo suelte. Si por error tira de la línea fuera de su agujero de la burbuja de pegamento, puede que tenga que quitar la cola y volver a intentarlo.<br />Eche mano del final de la línea de pesca que sale desde el interior del frasco y presione firmemente contra la punta caliente de la pistola de pegamento para formar un “botón” plano. Si eso no funciona, pulse el final contra un soldador caliente. Si todo va bien, usted tendrá un botón en la parte final de la línea que se parece al de la Figura 3.<br />Figura 3: Botón de forma de hilo de pescar.<br />Corte un pedazo de goma, de un guante de látex, de aproximadamente el doble del diámetro de su frasco de pastillas. Coloque la pieza sobre una superficie plana. Ponga una pequeña gota de pegamento de cianoacrilato (La Gotita) en el botón de la línea de pesca y presione hacia abajo en ángulo recto en el centro de la membrana de látex. Manténgalo unos segundos hasta que el pegamento se fije.<br />Estire la membrana de látex en el extremo abierto del frasco para que el botón de la línea de pesca esté en el centro. Envuelva una banda elástica alrededor de la membrana que se superpone a los costados del frasco. Véase la Figura 4. Este es un proceso complicado y puede requerir de varios intentos para hacerlo bien. Es importante no estirar la membrana más de lo necesario para eliminar las arrugas. Asegúrese que la banda de goma quede muy firme para que un sello hermético se forme entre la membrana y el frasco.<br />Figura 4: Membrana estirada sobre la boca del frasco.<br />Ahora, desde el extremo inferior del frasco de pastillas, tire suavemente de la línea de pesca a través de su agujero en la burbuja de pegamento caliente hasta que vea que empieza a tirar el centro de la membrana en el frasco. Corte la línea que sobresale de la burbuja exactamente a 1,5 pulgadas (38 mm). Aparte del pegado del frasco en los soportes de montaje para que encaje en su cohete, el altímetro está terminado.<br />Pero: ¿Cómo puede registrar la altura?<br />El altímetro está listo para ser lanzado como se muestra en la Figura 5, cuando la membrana es plana y tensa la línea. A medida que el altímetro se lleva a lo alto, mientras más alto el cohete llega, más se deforma la membrana. Esta deformación tira de la línea de pesca a través de la gota en el frasco como se muestra en la Figura 5B. Cuando el cohete desciende, por supuesto, la membrana se desinfla. Sin embargo, el ajuste por fricción en la gota de pegamento impide a la línea ir hacia atrás. Al recuperar su cohete, mida con precisión la longitud de la línea que sobresale de la burbuja, como se muestra en la Figura 5C. Busque esta longitud en una curva de calibración, y tiene su altura.<br />-571506534150Figura 5:<br />A: Antes del vuelo.<br />B: En el apogeo.<br />C: Después del viaje.<br />Calibración de la cámara:<br />Por supuesto, primero tenemos que hacer una curva de calibración para nuestro altímetro, y esta es la razón por la que se necesita una cámara de vacío de calibración. Por lo tanto, vamos a construir una. Tome de referencia la Figura 6. Corte un pedazo de un largo de 12 pulgadas de una tubería de PVC de 4 pulgadas (Schedule 40) y escuadre bien sus extremos. Corte una pieza de 5 pulgadas por 5 pulgadas de un espesor de ¼ de pulgada de plexiglás o policarbonato y péguelo con el pegamento de caucho de silicona centrado en uno de los extremos de la tubería de PVC. Deje que se seque durante la noche.<br />Figura 6: Cámara de vacío de calibración.<br />Taladre un agujero de 3/8 de pulgada (10 mm) de diámetro en el centro de la pared lateral de la tubería. Use una lima gruesa para raspar el extremo de una pieza de 3 pies (90 cm) de la manguera de polietileno de 3/8 de pulgada. Unte pegamento de caucho de silicona alrededor de este extremo de la manguera e insértelo en el agujero de diámetro 3/8 de pulgada de modo que alrededor de 1/4 pulgada se extiende más allá de la pared interior de la tubería. Forme una franja generosa de pegamento de silicona entre la manguera y las paredes del tubo interior y el exterior. Después que la silicona se ha curado por lo menos 24 horas, adjunte una válvula de ¼ de vuelta de cierre en el extremo libre de la manguera. Conecte otra manguera de una longitud de 3 pies en el otro extremo de la válvula.<br />Ahora necesitamos hacer vacío. Una aspiradora común de hogar o de taller producen más que suficiente vacío. De hecho, producen mucho si tuviéramos que enviar todo a nuestra cámara de vacío. Coloque con cinta adhesiva un pedazo fino de madera contrachapada en sólo la mitad de la apertura de la manguera de la aspiradora. Taladre un agujero de diámetro 3/8 de pulgada en la madera e inserte el extremo de la manguera opuesto a la válvula de ¼ de vuelta. Cuando encienda la aspiradora, la mayoría del aire entrará por la gran apertura con sólo una pequeña parte viniendo de la manguera de 3/8 de pulgada. Debido a que todas las aspiradoras son diferentes, usted tendrá que experimentar para determinar la mejor manera de conseguir la cantidad correcta de vacío.<br />Lo ideal es que al encenderse la aspiradora por 5 o 6 segundos se deben registrarse cerca de 3000 pies (900 m) en el reloj con altímetro.<br />Nuestra cámara de calibración de vacío está terminada. Para calibrar nuestro altímetro, siga estos pasos:<br />Limpie todo el polvo y las virutas de la cámara de calibración y de los tubos conectados.<br />Abra la válvula de cierre de ¼ de vuelta.<br />Ponga el reloj con altímetro en la cámara de modo que usted pueda leer la altitud.<br />Ponga el altímetro casero en la cámara para que nada interfiera con el libre abombamiento de la membrana.<br />Inserte y apriete el tapón de expansión con una llave para asegurarse que está bien sellado.<br />Lea la altitud sobre el reloj a través de la ventana de plexiglás y registre el número que aparece.<br />Con la mano en la válvula, encienda la aspiradora un par de segundos, inmediatamente después, cierre la válvula. Ahora, apague la aspiradora. Es importante cerrar la válvula cuando el vacío se está acumulando. Si usted deja de generar vacío y después cierra la válvula el altímetro casero ha respondido a una altitud mayor que la mostrada en la pantalla del reloj.<br />Un vacío igual a la presión del aire a dos o tres mil metros de altura se puede crear con una aspiradora en sólo unos segundos. Por lo tanto, asegúrese de activar y desactivar en periodos cortos.<br />Lea rápidamente la altitud sobre el reloj a través de la ventana de plexiglás. Usted se dará cuenta que la membrana está sobresaliendo.<br />El vacío, probablemente no durará indefinidamente, pero debe permanecer relativamente constante durante un par de minutos. Es importante leer la altitud tan pronto como se cierre la válvula. Si el vacío no se sostiene, examinar la cámara por fugas de aire y sellarlas.<br />Quite el altímetro casero de la cámara y mida con precisión la longitud de la línea de pesca que sobresale de ella. Use calibre, si lo tiene.<br />Anote este tamaño, junto a la altitud que el reloj muestra cuando la cámara estaba en vacío.<br />Repita los pasos del 2 al 11 con la aspiradora encendida durante diferentes períodos de tiempo para obtener diferentes lecturas de altitud en el reloj. Alrededor de 10 lecturas deben ser suficientes.<br />Trace una curva de altura respecto de la longitud de la línea como la que se muestra en la Figura 7. Use la curva de calibración en el campo para determinar qué tan alto fue su altímetro. Después de hacer la curva de calibración, es muy importante no perturbar la membrana y bandas de goma que lo sostiene. El estiramiento dejando la goma más tensa o más floja puede cambiar la curva de calibración y requiere de una re-calibración.<br />Longitud de la línea que sobresale del altímetro en pulgadas.Altitud en pies.<br />Figura 7: Ejemplo de curva de calibración del altímetro casero.<br />Este es sólo un ejemplo. Usted debe hacer su propia curva de calibración para su altímetro, que se verá similar a ésta, pero que tendrá un gráfico diferente.<br />¡Bueno, vamos a lanzar esta criatura!<br />Al igual que con todos los altímetros necesitamos unos agujeros pequeños en nuestro cohete para permitir el flujo de aire durante el vuelo, para que el altímetro responda a la presión del aire fuera del cohete. Monte el altímetro y tire suavemente de la línea hasta que se tense y la membrana quede plana, como se muestra en la Figura 5. Compruebe la longitud de la línea de pesca que sobresale para verificar que es lo mismo que cuando se calibró el altímetro.<br />Lance y recupérelo. Teniendo cuidado de no perturbar la línea, mida la cantidad que sobresale. Busque esta cantidad en la curva de calibración y lea la altitud correspondiente. Es así de simple.<br />¿Qué tal hacer uno de estos altímetros para su proyecto de feria de ciencias? ¿Puedes pensar en las mejoras y modificaciones?<br />Construcción de su propio altímetro casero<br />Por Rick Weber <br />Sport Rocketry enero / febrero del 2003<br />Traducido por:<br />Javier Esteban Fernández<br />quimeifc@yahoo.com.ar<br />

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