Impulso específico para niños
El impulso específico es una medida muy importante para saber qué tan eficientes son los motores de cohetes y aviones. Imagina que es como la "economía de combustible" de un motor espacial. Nos dice cuánto tiempo puede un motor producir una fuerza de empuje con una cantidad determinada de combustible.
Se mide en segundos y nos indica por cuánto tiempo un kilogramo de combustible (llamado propergol, que es la mezcla de combustible y oxidante) puede generar un kilogramo de fuerza de empuje. Cuanto mayor sea este número, más eficiente es el motor, porque necesita menos propergol para lograr el mismo empuje durante el mismo tiempo.
Contenido
¿Qué es el impulso específico y cómo se mide?
El impulso específico nos ayuda a entender la eficiencia de un motor. Piensa en él como la velocidad a la que los gases salen del motor, lo que se conoce como velocidad de escape efectiva. Si medimos el propergol por su masa, el impulso específico se expresa en metros por segundo (m/s). Pero si lo medimos por su peso, se expresa en segundos. Ambas formas son correctas y se usan mucho.
Impulso específico vs. Empuje: ¿Cuál es la diferencia?
Es fácil confundir el impulso específico con el empuje, pero son cosas diferentes.
- El impulso específico mide cuánta "fuerza de empuje" se produce por cada unidad de propergol que se gasta. Es una medida de eficiencia.
- El empuje es la fuerza total que un motor puede generar en un momento dado. Es la "potencia" del motor.
Algunos motores, como los propulsores de iones, pueden tener un impulso específico muy alto (lo que significa que son muy eficientes con el combustible), pero producen un empuje muy bajo. Esto los hace ideales para viajes largos en el espacio donde no se necesita mucha aceleración, pero sí ahorrar combustible.
¿Qué se considera propergol?
Cuando calculamos el impulso específico, solo contamos el propergol que el vehículo lleva consigo.
- Para un cohete químico, el propergol incluye tanto el combustible como el oxidante (el elemento que ayuda a quemar el combustible).
- Para los motores de avión que usan el aire (como los turbofán), solo se cuenta la masa del combustible, no el aire que entra al motor.
Ejemplos de impulso específico en diferentes motores
Aquí puedes ver algunos ejemplos de impulso específico para distintos tipos de motores:
| Motor | Velocidad de escape efectiva (m/s) |
Impulso específico (s) |
Escape de la energía específica (MJ/kg) |
|---|---|---|---|
| Turbofan motor a reacción (actual V es ~300 m/s) |
29.000 | 3000 | ~0,05 |
| Transbordador Espacial Cohete Acelerador Sólido |
2.500 | 250 | 3 |
| Oxígeno líquido-hidrógeno líquido |
4.400 | 450 | 9,7 |
| Propulsor iónico | 29.000 | 3000 | 430 |
| VASIMR | 30.000–120.000 | 3000–12.000 | 1.400 |
| Propulsor de iones de cuadrícula de doble etapa | 210.000 | 21.400 | 22.500 |
Por ejemplo, los motores principales del transbordador espacial tenían un impulso específico de 453 segundos cuando operaban en el vacío. Esto equivale a una velocidad de escape efectiva de 4.439 metros por segundo.
Un motor de avión (turbofán) puede tener un impulso específico mucho mayor que un motor de cohete, a veces más de 6.000 segundos a nivel del mar. Esto se debe a que los motores de avión usan el aire de la atmósfera como oxidante y como parte de la masa que expulsan para generar empuje, lo que los hace muy eficientes en la Tierra. Los cohetes, en cambio, deben llevar consigo todo su oxidante, lo que los hace menos eficientes en términos de combustible, pero son los únicos que funcionan en el espacio.
Motores avanzados y su impulso específico
Existen motores más avanzados que buscan un impulso específico aún mayor:
- Los motores de cohetes térmicos nucleares, que calientan gas hidrógeno con un reactor nuclear, han logrado impulsos específicos de unos 850 segundos en pruebas. Esto es casi el doble que los motores de los transbordadores espaciales.
- Los propulsores de iones, como el usado en el satélite SMART-1, tienen un impulso específico muy alto (1640 segundos), pero producen un empuje muy bajo. Son ideales para misiones espaciales de larga duración donde la velocidad se acumula lentamente.
- El motor VASIMR (Motor de Impulso Variable Magnetoplasma de Cohetes), que está en desarrollo, podría alcanzar impulsos específicos de 3.000 a 12.000 segundos, con un empuje mayor que otros propulsores de iones.
Galería de imágenes
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Rangos de impulsos específico para varios tipos de motor: motor de explosión (1), turborreactor (2), estatorreactor (3) y motor cohete (4).
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Véase también
En inglés: Specific impulse Facts for Kids
- Impulso
- Ecuación del cohete de Tsiolkovski
- Motor de reacción
- Motor cohete
- Densidad de energía
- Propergol
