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UCLM

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


LOS GLOBOS AEROSTÁTICOS UTILIZAN AIRE CALIENTE”






¿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.


http://www.nebraskaballoonclub.org/graphics/balloonparts.jpg


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.



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 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.

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.



¿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.

empuje de arquímedes

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 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:

e = m\;g = \rho_\text{f}\;g\;v\;

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.


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