“los globos aerostáticos utilizan aire caliente” ¿qué

UCLM
“LOS GLOBOS
AEROSTÁTICOS UTILIZAN
AIRE CALIENTE”
Lorena Díaz Del Álamo Álvarez, Fátima Caro
Medrán, Lourdes Almansa Chacón, Jose Antonio
Checa Mendoza, Carlos Alañón Moya y David
Campos Castellanos.
3ºA, Educación Primaria
¿QUÉ ES UN GLOBO AEROSTÁTICO?
Un globo aerostático es una aeronave aerostática no propulsada
que se sirve del principio de los fluidos de Arquímedes para volar,
entendiendo el aire como un fluido.
Pertenecen a la familia de los aerostatos o aeróstatos. Los
aerostatos
incluyen
los globos
aerostáticos,
los dirigibles y
los Helikites. La palabra aerostato proviene del vocablo francés
"aérostat", y este del griego "aer", aire, y "statos", quieto. Existen
aerostatos de aire caliente y aerostatos de gas.
Siempre están compuestos por una bolsa que encierra una masa
de gas más ligero que el aire y de ahí que se conozcan popularmente como
globo. En la parte inferior de esta bolsa puede ir una estructura sólida
denominada barquilla o se le puede "atar" cualquier tipo de cuerpo, como
por ejemplo un sensor. Como no tienen ningún tipo de propulsor, los globos
aerostáticos se "dejan llevar" por las corrientes de aire, aunque sí hay
algunos tipos que pueden controlar su elevación.
El globo consta de una velita de fibra de nylon, limitada a 400 horas
de vuelo por el desgaste que sufre. La vela está formada por piezas cosidas
entre sí con cintas de carga verticales y horizontales. La parte mas baja de
la
vela
es
ignífuga
para
poder
aguantar
las
altas
temperaturas.
Los quemadores que llevan los globos son unos serpentines
metálicos, alimentados por bombonas de propano de 40 litros líquido
presurizado. Cada bombona dura aproximadamente 40 minutos, según su
utilización. El fogonazo que produce la llama del quemador puede llegar a
alcanzar los cinco metros de altura; durante el vuelo se mantiene encendida
una pequeña llama piloto que aumenta cuando se acciona la válvula
calentando
el
aire
del
globo
La cesta esta construida con mimbre trenzado a mano, con una base
de madera reforzada y reforzado todo esto con cables de acero.
1
El ventilador sólo se emplea para Inflar el globo en tierra. Permanece
encendido impulsando aire al interior de la vela, hasta que ésta tiene una
consistencia adecuada para empezar a calentar el aire y poner el globo en
posición vertical. Entonces, empieza a funcionar el quemador.
2
HISTORIA DE LA AEROSTACIÓN
La historia de la aerostación empieza a finales del siglo XVIII,
en Francia. Sin embargo, en España, la primera ascensión de una
persona la intenta en Aranjuez el francés Charles Bouche el 6 de
junio de 1784, pero resultó herido al desplomarse el globo cuando
iniciaba el ascenso. Sin embargo fue el italiano Vicente Lunardi quien
consigue ser el primero en ascender el 12 de agosto de 1792, el
hecho se realizó en los jardines del parque del Buen Retiro de Madrid,
volando durante una hora hasta laVilla de Daganzo, cerca de Alcalá
de Henares.
El año de 1783, los hermanos Joseph Montgolfier y Jacques
Montgolfier de Francia diseñaron y construyeron un aparato volador
que fue conocido con el nombre de Mongolfiera, el cual estaba
constituido por un globo de lino de elevado volumen el cual estaba
forrado de papel. Este globo tenía un diámetro de 11 metros y
pesaba 226 kilogramos y basaba su sustentación en el principio de
Arquímedes. El globo se situaba a una altura conveniente sobre un
fuego el cual calentaba el aire, este a su vez elevaba el globo gracias
a la fuerza que ejercía el aire que subía debido a las corrientes de
convección (El aire caliente es desplazado por el aire frío). La primera
demostración pública efectuada sin pasajeros se efectuó el 4 de junio
de 1783, con una duración total de 15 minutos, un recorrido de 2
kilómetros y una altura alcanzada de 1830 metros. Posteriormente, a
los 3 meses de realizada esa prueba se efectuó otra en presencia del
Rey Luís XVI de Francia, esta vez con 3 pasajeros a bordo, un gallo,
un pato y un carnero los cuales realizaron un viaje de 3 kilómetros a
bordo
del
globo.
Posteriormente, el 21 de noviembre de 1783, el Marques de
D´Arlandes y Pilatre de Rozier realizaron el primer vuelo tripulado en
3
las cercanías de Paris, utilizando un globo de aire caliente, fabricado
de papel barnizado y construido por los hermanos Montgolfier. Este
vuelo tuvo una duración de 20 minutos, logrando una altura de 1000
metros y recorriendo 12 kilómetros. Debido a esto, estos dos
hombres se convirtieron en los primeros aeronautas de la historia,
hazaña que fue contemplada por más de 400000 personas junto con
los
reyes
de
Francia.
Ese mismo año, el 27 de agosto, Jacques Charles efectuó el
primer vuelo usando un globo relleno de hidrógeno en lugar de aire
caliente. El globo estaba fabricado de tela junto con seda engomada y
efectuó un recorrido de 24 kilómetros llegando a una altura de 1000
metros. Para el 1 de diciembre, unos meses después, este mismo
equipo junto con Noel Robert realizó un vuelo mas largo de 54
kilómetros de distancia a una altura de 3000 metros durante 2 horas.
Esto se logro gracias a mejoras como la adición de una red que cubría
el globo sosteniendo una canasta para los pasajeros, una valvular
para regular la liberación del gas y con eso el descenso y un
barómetro para determinar la altura del globo.
En la actualidad, los globos aerostáticos que más se usan son
los de aire caliente y básicamente están compuestos de tres
elementos, la envoltura (globo), los quemadores y la barquilla
(cesta).
La envoltura normalmente es de forma esférica y esta hecha
de un material sintético bastante resistente e impermeable conocido
como ripstop. En el interior de la envoltura es retenido el aire caliente
el cual es inyectado a través de los quemadores. En la parte superior
de la envoltura se ubica una válvula cuya función es la del desinflado
del globo. Para la envoltura en si se usan generalmente 1000m2 de
tela la cual puede pesar hasta unos 70 kilogramos.
4
Cuando el globo esta inflado puede alcanzar una altura de 20
metros, además de su parte inferior salen entre 12 y 24 cables de
acero de alrededor de 6 milímetros de grosor los cuales sujetan los
quemadores, de los cuales a su vez salen 8 cables de acero de 8
milímetros, los cuales se enlazan con la barquilla para formar así un
elemento
completo
y
compacto.
Los quemadores por su parte pueden estar formados hasta por
cuatro unidades y son alimentados generalmente por gas propano
para uso de aerosustentación.
Hoy en día gracias a la ingeniería aeronáutica y aeroespacial es
posible crear globos aerostáticos de todas las formas que alguien se
pueda
imaginar.
Por último la barquilla (cesta) puede tener dimensiones de 1 x
1.20 x 1.05 metros, pudiendo alcanzar un peso de 50 kilogramos.
Normalmente se confecciona de mimbre y es capaz de llevar hasta
tres pasajeros.
5
¿POR QUÉ LOS GLOBOS AEROSTÁTICOS
VUELAN?
Los globos aerostáticos contienen en su interior aire caliente. El
mismo ingresa desde la parte inferior mediante un quemador a gas.
Este fluido, al estar más caliente que el aire que rodea al globo, tiene
menos peso. Como resultado, se obtiene una fuerza que ejerce la
atmósfera sobre el globo, que hace que este suba. El fenómeno se
explica mediante el Principio de Arquímedes, que es el mismo que
permite que los barcos floten en el agua.
La Fuerza aerostática: Es el efecto directo de la diferencia de
las masas volumétricas: masa volumétrica del aire ambiente - masa
volumétrica del aire caliente. Es el resultado de: El empuje de
Arquímedes - peso del aire caliente contenido en el globo. Como el
aire caliente es más ligero que el aire ambiente, la resultante de
estas 2 fuerzas es una fuerza vertical dirigida hacia arriba. Fa: Es el
resultado de: Empuje de Arquímedes - peso del aire caliente
6
contenido en la envoltura - peso de la envoltura del globo (peso
vacío) - peso
de la carga transportada. El empuje de Arquímedes: Es el peso del
aire ambiente desplazado por el globo.
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que:
«Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en
reposo,
recibe
un
empuje
de
abajo
hacia
arriba
igual
al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe
el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide
en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:
Donde E es
el empuje , ρf es
la densidad del
fluido, V el
«volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o
totalmente en el mismo, g la aceleración de la gravedad y m la masa,
de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del
volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El
empuje (en condiciones normales2 y descrito de modo simplificado3 )
actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de
gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el
nombre de centro de carena.
7
8