UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE ENERGÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN ENERGÍA

TESIS

“ MOTOR COHETE”
Asignatura: Métodos y Técnicas de la ciencia
Profesor: Gargurevich Oliva Antero Grimaldo
GRUPO:
1. Arce Pacheco, Carlos Guillermo.
2. ArmIs Niño De Guzman , Fernando .
3. Caceres Vargas Jhonatan
4. Erazo Quiroz , Brando.
5. Lloclla Jimenez , Elvis
6. Silvera Pacheco , Angel
7. Gonzales Taipe ,Cristofer

PERÚ
Callao2023-
 DEDICATORIA
A nuestros padres; quienes hicieron hasta lo
imposible por que empiece a forjarme un futuro
como Ingeniero mecanico.
 AGRADECIMIENTO
A los docentes de la facultad de ingeniería mecánica y de energía por su apoyo
incondicional en la elaboración de este trabajo experimental.
 ÍNDICE

Tabla de contenido
ÍNDICE .......................................................................................................................................... 1

RESUMEN .................................................................................................................................... 4

ABSTRACT .................................................................................................................................. 5

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 6

I MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 7

1.1 FUNDAMENTOS DE LA PROPULSION COHETE ........................................................... 7

1.2 TERCERA LEY DE NEWTON............................................................................................. 7

II EVOLUCIÓN DE LOS MOTORES COHETE ..................................................................... 8

2.1 MOTORES COHETE POR ROBERT GODDAR ................................................................. 9

2.2 MOTOR COHETE V-2 Rocket Engine ................................................................................. 9

2.3 MOTOR APOLLO F-1 ........................................................................................................10

10

2.4 MOTOR COHETE RAPTOR ..............................................................................................10

III TIPOS DE MOTORES COHETE ........................................................................................11

3.1 MOTOR DE PROPELENTE SOLIDO ................................................................................11

3.2 MOTORES DE COMBUSTIBLE LIQUIDO ......................................................................11

3.3 MOTORES DE PROPULSIÓN HÍBRIDA..........................................................................12

3.4 MOTORES DE PROPULSIÓN ELÉCTRICA ....................................................................12

3.5 MOTORES REUTILIZABLES ...........................................................................................12

1
IV COMPONENTES DE UN MOTOR COHETE ...................................................................13

13

4.1 CÁMARA DE COMBUSTIÓN: ..........................................................................................14

14

4.2 BOQUILLA O TOBERA: ....................................................................................................14

14

14

4.3 COMBUSTIBLES Y OXIDANTES PARA COHETES: ....................................................15

4.4 EFICIENCIA Y RENDIMIENTPO DE MOTORES COHETE: .........................................15

V APLICACIONES Y CASOS DE ESTUDIO .......................................................................17

5.1 EXPLORACIÓN ESPACIAL ..............................................................................................17

5.2 SATÉLITES Y TELECOMUNICACIONES.......................................................................17

5.3 DEFENSA Y SEGURIDAD ................................................................................................18

5.4 EN EL TURISMO ESPACIAL Y SU POTENCIAL FUTURO ..........................................18

18

VI RETOS Y FUTURO DE LO MOTORES COHETE ...........................................................19

VII AVANCES TECNOLOGICOS ............................................................................................20

CONCLUSIONES .......................................................................................................................22

SUGERENCIAS ..........................................................................................................................23

REFERENCIAS ..........................................................................................................................24

ANEXOS .....................................................................................................................................25

2
3
 RESUMEN

La evolución de los motores cohete ha sido un viaje desde la antigua pirotecnia china
hasta los avanzados sistemas de propulsión espacial de hoy. En el siglo XX, figuras como
Konstantin Tsiolkovsky, Robert Goddard y Wernher von Braun sentaron las bases
teóricas y prácticas para los cohetes modernos. Durante la Segunda Guerra Mundial, se
destacó el desarrollo del V-2 alemán. Posteriormente, la carrera espacial impulsó avances
significativos, evidenciados en cohetes como el Saturno V y el Transbordador Espacial.
En tiempos recientes, el enfoque ha estado en la reutilización y sostenibilidad, liderado
por empresas como SpaceX y Blue Origin. Estos desarrollos no solo han facilitado la
exploración espacial y el despliegue de satélites, sino que también abren posibilidades
para la colonización espacial, el turismo espacial y la minería en asteroides, marcando un
cambio significativo en nuestra relación con el espacio.

4
 ABSTRACT

The evolution of rocket engines has been a journey from ancient Chinese pyrotechnics to
today's advanced space propulsion systems. In the 20th century, figures like Konstantin
Tsiolkovsky, Robert Goddard, and Wernher von Braun laid the theoretical and practical
foundations for modern rockets. During World War II, the development of the German
V-2 rocket was a highlight. Subsequently, the space race spurred significant
advancements, evidenced in rockets like the Saturn V and the Space Shuttle. In recent
times, the focus has been on reusability and sustainability, led by companies such as
SpaceX and Blue Origin. These developments have not only facilitated space exploration
and satellite deployment but also open possibilities for space colonization, space tourism,
and asteroid mining, marking a significant shift in our relationship with space.

5
 INTRODUCCIÓN

En el presente informe conoceremos las partes y funcionamiento de los motores cohete ,

sus aplicaciones en la industria aeroespacial y como fueron trascendiendiendo a través
del tiempo , asi como los tipos de materiales y combustibles usados hasta la fecha .

En la búsqueda continua de expandir los limites de la exploración espacial, los motores

tipo cohete han emergido como las herramientas fundamentales que impulsan nuestras
ambiciones mas allá de la atmósfera terrestre .

Desde los primeros días de la carrera espacial hasta las misiones mas recientes que buscan
colonizar otros planetas , como también usarlos para el tema turístico , algo inimaginable
en los tiempos mas remotos de nuestra existencia , desafiando todo lo conocido hasta el
siglo pasado.

A lo largo de las paginas que siguen , exploraremos los diversos tipos de motores cohete
, desde los clásicos cohetes químicos hasta las innovadoras tecnologías de propulsión
como los motores raptor recién creados y usados en recientes naves espaciales.

6
I MARCO TEÓRICO

1.1 FUNDAMENTOS DE LA PROPULSION COHETE

Tienen su empuje como reacción a la expulsión de fluido a altas velocidades. Este

fluido generalmente suele estar formado por los gases de combustión producidos en la
cámara a altas presiones.
1.2 TERCERA LEY DE NEWTON

Esta ley establece que por cada acción hay una reacción de igual magnitud, pero en
sentido opuesto. En el caso de un motor cohete, la expulsión de gases a alta velocidad
hacia atrás genera una fuerza hacia adelante en el cohete.

7
II EVOLUCIÓN DE LOS MOTORES COHETE

La historia de los motores cohete se remonta a la antigua China, donde se utilizaban

para propósitos militares y de entretenimiento. Sin embargo, la evolución moderna de
estos motores comenzó en el siglo XX, marcada por figuras clave como Konstantin
Tsiolkovsky, Robert H. Goddard y Wernher von Braun. Estos pioneros sentaron las bases
teóricas y prácticas para el desarrollo de cohetes capaces de alcanzar altitudes y
velocidades nunca antes vistas.

Durante la Segunda Guerra Mundial, se lograron avances significativos con el

desarrollo del V-2 alemán, el primer misil balístico de largo alcance. Posteriormente, la
era espacial trajo consigo una rápida evolución, con la introducción de cohetes como el
Saturno V, que llevó al hombre a la Luna, y el transbordador espacial, con sus motores
de cohete reutilizables.

En las últimas décadas, hemos sido testigos de innovaciones revolucionarias en la

tecnología de cohetes. Empresas como SpaceX y Blue Origin han desarrollado cohetes
reutilizables que reducen significativamente el costo de acceso al espacio. Además, se
están explorando nuevos combustibles y diseños de motores para mejorar la eficiencia, la
seguridad y la sostenibilidad de los viajes espaciales.

Esta evolución constante de los motores cohete no solo ha permitido la exploración

del espacio, sino que también ha impulsado avances en ciencia, tecnología, defensa y
comunicaciones, demostrando ser una de las innovaciones más influyentes de la era
moderna.

8
2.1 MOTORES COHETE POR ROBERT GODDAR

Construyó y probó el primer motor cohete líquido en la década de 1920.

2.2 MOTOR COHETE V-2 Rocket Engine

Desarrollado por Alemania durante la Segunda Guerra Mundial, fue uno de los
primeros cohetes balísticos operativos

9
2.3 MOTOR APOLLO F-1

Los motores cohete utilizados en las misiones Apollo de la NASA a la Luna también
son parte fundamental de la historia de la exploración espacial.

2.4 MOTOR COHETE RAPTOR

Fabricado por la empresa space x, este motor opera con metano como combustible
y oxigeno liquido como oxidante.

10
III TIPOS DE MOTORES COHETE

3.1 MOTOR DE PROPELENTE SOLIDO

Este tipo de motor es relativamente simple y se utiliza a menudo en cohetes de

lanzamiento rápido. Una vez que se enciende, el combustible sólido no se puede apagar.

3.2 MOTORES DE COMBUSTIBLE LIQUIDO

Los propulsores líquidos se almacenan en tanques separados y se mezclan en la

cámara de combustión antes de la ignición.

11
3.3 MOTORES DE PROPULSIÓN HÍBRIDA

Estos motores combinan un componente líquido con un componente sólido. Por

ejemplo, un cohete puede utilizar un combustible líquido y un oxidante sólido.

3.4 MOTORES DE PROPULSIÓN ELÉCTRICA

Estos motores, como los motores iónicos, utilizan electricidad para ionizar y
acelerar un gas propulsor. Son muy eficientes y se utilizan para misiones espaciales a
largo plazo.

3.5 MOTORES REUTILIZABLES

Algunos motores cohete están diseñados para ser reutilizables, lo que significa que
pueden aterrizar y ser utilizados en múltiples misiones. Ejemplos notables incluyen los
motores Falcon 9 de SpaceX y los motores Raptor utilizados en el sistema Starship.

12
IV COMPONENTES DE UN MOTOR COHETE

Estos son los componentes básicos de un motor cohete.

1. Cámara de Combustión.
2. Boquilla (Tobera).
3. Combustible.
4. Oxidante.
5. Sistema de Alimentación.
6. Sistema de Encendido.
7. Sistema de Control de Vuelo (Vectorización de Empuje).
8. Estructura del Motor.

13
4.1 CÁMARA DE COMBUSTIÓN:

La cámara de combustión es un componente crítico en un motor cohete. Es el lugar

donde ocurre la combustión del combustible y el oxidante

4.2 BOQUILLA O TOBERA:

Tobera de propulsión que se utiliza en un motor cohete para expandir y acelerar los
gases producidos por la combustión de los propergoles a velocidades hipersónicas.

14
4.3 COMBUSTIBLES Y OXIDANTES PARA COHETES:

Los principales propelentes utilizados en cohetes y satélites son la hidracina, que

es el combustible, y el tetróxido de nitrógeno, la sustancia que provoca la reacción de

ignición. Estas sustancias ofrecen buen desempeño en propulsores.

El RP-1 (Rocket Propellant) : es un combustible usado en los motores

propulsores de los cohetes espaciales. El RP-1 es un derivado del petróleo semejante

al queroseno. Generalmente se oxida utilizando oxígeno líquido (LOX), con el cual arde

a 3670 K (3396,85 °C; 6146,33 °F), produciendo así gran cantidad de energía para la

propulsión.

Los motores Raptor usan como propelentes metano líquido densificado y oxígeno

líquido (LOX).

4.4 EFICIENCIA Y RENDIMIENTPO DE MOTORES COHETE:

Se libera en la ignición 970 kilogramos de oxígeno y 74 kilogramos de

hidrógeno cada segundo, de manera continua durante ocho minutos y medio. El motor

de un cohete alcanza una eficiencia de más del 99,9%, lo que significa que casi la

totalidad de oxígeno e hidrógeno se usan para crear esa propulsión. Adiferencia del motor

de un automóvil, que éste logra alrededor de un tercio de la eficiencia del espacial (hay

mucha energía que se desprende en forma de calor y esto no gira las ruedas).

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 • velocidad eficaz
• Vacío Isp
• mezcla de escape
(segundos)
(m/s)

• oxígeno líquido/
• 455 • 4462
hidrógeno líquido

• oxígeno líquido/
• 358 • 3510
queroseno (RP-1)

• tetróxido de
dinitrógeno/ • 344 • 3369
hidrazina

16
V APLICACIONES Y CASOS DE ESTUDIO

5.1 EXPLORACIÓN ESPACIAL

El avance en motores cohete ha sido fundamental para misiones a la Luna, planetas y más allá.
Estos motores han permitido enviar sondas a Marte, Júpiter y hasta los límites del sistema solar.

5.2 SATÉLITES Y TELECOMUNICACIONES

Los cohetes transportan satélites al espacio, esenciales para las comunicaciones

globales, la navegación GPS y la observación terrestre. Esto ha revolucionado áreas
como la meteorología, las telecomunicaciones y la gestión de emergencias.

17
5.3 DEFENSA Y SEGURIDAD

Los motores cohete tienen aplicaciones en defensa, incluyendo misiles balísticos

intercontinentales y sistemas de lanzamiento rápido para cargas útiles defensivas.

5.4 EN EL TURISMO ESPACIAL Y SU POTENCIAL FUTURO

La evolución de los motores cohete ha abierto la puerta al turismo espacial y a los

viajes comerciales al espacio, un sector emergente con un gran potencial futuro.

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VI RETOS Y FUTURO DE LO MOTORES COHETE

No todos los procesos industriales se desarrollan bajo condiciones estándar. Algunas

aplicaciones requieren materiales que puedan operar bajo condiciones extremas de
presión, temperatura, radiación o corrosión. El desarrollo de estos materiales no es un
proceso sencillo y requiere de unas etapas de diseño y testeado muy precisas y en algunos
casos de pruebas complicadas de realizar.
La División de Materiales Bajo Condiciones Extremas está especializada en dar apoyo y
soporte en todas estas etapas de desarrollo para aquellos materiales que tiene que ser
expuestos a condiciones extremas.

➢ DESAFIOS EN LA FABRICACION DE DISEÑO

• TEMPERATURAS EXTREMAS
• PRESIONES ELEVADAS
• COMBUSTION ESTABLE
TOLERANCIAS AJUSTADAS

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VII AVANCES TECNOLOGICOS

• PROPULSION REUTILIZABLE.

• MOTORES DE COMBUSTIBLE LIQUIDO.

• MOTORES HIBRIDOS.

• SISTEMAS DE VECTORIZACION DE EMPUJE.

• MOTORES DE IONES.

INVESTIGACION EN PROPULSION NUCLEAR

20
IMPORTANCIA EN LA INNOVACION:

• REDUCCION DE COSTOS.

• RENDIMIENTOS MEJORADOS.

• SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL.

• EXPLORACION ESPACIAL AVANZADA.

• TECNOLOGIAS REUTILIZABLES.

• DESARROLLO EN LA INDUSTRIA ESPACIAL.

21
 CONCLUSIONES

• A lo largo de esta investigación, hemos explorado la evolución y las aplicaciones

de los motores cohete, una tecnología que ha transformado nuestra capacidad para
interactuar con el espacio. Las conclusiones a las que hemos llegado destacan
cuatro objetivos principales en la fabricación y desarrollo de motores cohete:
• Colonización Espacial: Uno de los objetivos a largo plazo más ambiciosos es la
colonización espacial. Esto implica no solo viajar al espacio, sino establecer
asentamientos humanos permanentes en otros cuerpos celestes, como la Luna o
Marte. Los avances en motores cohete son fundamentales para lograr este
objetivo, ya que se requieren sistemas de propulsión eficientes y sostenibles para
transportar personas y suministros a largas distancias.
• Turismo Espacial: El turismo espacial ha pasado de ser ciencia ficción a una
realidad emergente. Empresas como SpaceX y Blue Origin están desarrollando
tecnología de cohetes que podría hacer que los viajes espaciales sean accesibles
para más personas. Esto no solo ofrece nuevas experiencias de viaje, sino que
también tiene el potencial de cambiar nuestra perspectiva del planeta y fomentar
un mayor interés y apoyo para la exploración espacial.
• Minería Espacial: La minería de asteroides y otros cuerpos celestes es otra área
prometedora. Se cree que muchos asteroides contienen metales preciosos y otros
recursos que podrían ser valiosos para la industria y la tecnología en la Tierra.
Desarrollar motores cohete eficientes y económicos es crucial para hacer viable
la minería espacial, abriendo así un nuevo horizonte para la explotación de
recursos.
• Conectividad Global: Finalmente, los motores cohete juegan un papel clave en el
lanzamiento de satélites que proporcionan servicios de telecomunicaciones y
conectividad a Internet. Esto es especialmente importante para conectar áreas
remotas del mundo, mejorando la comunicación global, la educación y el acceso
a la información.

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 SUGERENCIAS

• Investigación Futura en Materiales Avanzados: Dada la importancia de los

materiales en la eficiencia y seguridad de los motores cohete, se recomienda
profundizar en la investigación de nuevos compuestos y aleaciones que puedan
soportar condiciones extremas.
• Estudios sobre Sostenibilidad y Reusabilidad: Continuar explorando tecnologías
que permitan la reutilización de cohetes, lo cual es crucial para reducir costos y el
impacto ambiental de los lanzamientos espaciales.
• Desarrollo de Combustibles Alternativos: Fomentar la investigación en
combustibles más eficientes y menos contaminantes, como los propulsores verdes
o los sistemas de propulsión eléctrica.
• Colaboraciones Interdisciplinarias: Promover proyectos que integren expertos en
física, ingeniería aeroespacial, ciencias ambientales y otros campos relevantes
para abordar de manera integral los desafíos de la tecnología de cohetes.
• Educación y Divulgación: Incentivar programas educativos y de divulgación para
aumentar el interés y conocimiento sobre la tecnología espacial en las nuevas
generaciones.

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 REFERENCIAS

Propulsión de cohetes - FÃsica universitaria volumen 1 | OpenStax. OpenStax [en línea].

[sin fecha] [consultado el 29 de noviembre de 2023].

Disponible en:

https://openstax.org/books/física-universitaria-volumen-1/pages/9-7-propulsion-de-
cohetes

SpaceX. SpaceX [en línea]. [sin fecha] [consultado el 29 de noviembre de 2023].

Disponible en:

https://www.spacex.com/

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 ANEXOS

• Cronología de los Hitos en la Evolución de Motores Cohete: Un gráfico o tabla

detallando los avances más significativos en la historia de los motores cohete.

• Estudios de Caso de Misiones Espaciales Relevantes: Análisis detallado de

misiones clave como el Apollo 11, el programa del transbordador espacial, y
misiones recientes de empresas privadas como SpaceX.

• Comparativa de Tipos de Motores Cohete: Una descripción técnica y

comparativa de diferentes tipos de motores, incluyendo motores de combustible
líquido, sólido y híbridos.

• Entrevistas con Expertos en la Materia: Transcripciones de entrevistas con

profesionales e investigadores en el campo de la ingeniería aeroespacial.

• Glosario de Términos Técnicos: Un glosario explicando términos y conceptos

clave relacionados con la tecnología de cohetes

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