Blogo Solar

 

Fabricación y utilización de un miniglobo solar de 1,7m de diámetro

actualizado el 07.07.2006

Material necesario para la fabricación :

- un rollo de bolsas para basura, negras de 100 litros con lazos para cerrar.
¡ MUY IMPORTANTE ! ¡ Se necesita plástico negro y muy delgado : 15 micras !
lo que corresponde a un peso de 15 gr por m2
Las buenas marcas no son convenientes : ¡ plástico de 30 micras y más !
Elegir bolsas de baja calidad : Algunos supermercados venden rollos de 20 bolsas de 100L sin marca.

- una cinta métrica,
- un par de tijeras,
- un cuchillo de punta redonda y de dientes finos
- un rollo de cinta adhesiva 19 mm x 33 m,
- un lápiz corrector blanco,
- una regla de 1,5 m (un palo de escoba puede servir...)
- una "barquilla" : bote de yogurt,
- ¡ un salón ! 		   

Es posible también hacer todas las uniones con la ayuda de un aparato (hilo caliente) que suelda térmicamente las bolsas de plástico de los alimentos congelados. El procedimiento es el mismo reemplazando la cinta adhesiva por la soldadura térmica.

Tiempo de fabricación : 3 a 6 horas con 2 personas.

Es difícil de hacer para una persona sola y cuando hay más de 2 personas, las demás personas no hacen otra cosa que dar consejos inútiles !

Procedimiento :

El modelo del globo en la foto consta de 6 pliegos (1,7 m de diámetro).
También puede Ud. construir un globo con 8 pliegos (2,25 m de diámetro) : ¡ El globo será más grande y levantará una carga mayor !

0 - ¡ Hacer espacio en el salón !
1 - Desenrollar y apilar 16 bolsas alineando bien la parte soldada del inferior de las bolsas.
2 - Cortar aproximadamente 2 cm desde la parte inferior de las bolsas para eliminar la parte soldada.
3 - Tomar las bolsas una por una y cortar con el cuchillo un pliegue a todo lo largo de la bolsa.
4 - Desdoblar quitando la unión (conserve la). Se obtienen hojas rectangulares de aproximadamente 185 cm X 88 cm.
5 - Fabricación de la mitad inferior del globo : Sobreponer 8 hojas con la máxima precisión posible.
6 - Redoblar el paquete de 8 hojas en 2 en sentido longitudinal.
7 - Hacer una marca a 20 cm del doblez con el con el lápiz corrector blanco (ver esquema), después trazar con la regla la línea de corte.
8 - Cortar con las tijeras siguiendo la línea.
9 - Desdoblar la pila de hojas.

découpe bas du ballon

10 - Construcción con cinta adhesiva : Colocar lado a lado 2 hojas con la parte estrecha del mismo lado. Unirlas con la cinta adhesiva a todo lo largo. Una persona alinea las 2 hojas con un pequeño recubrimiento, la otra desenrolla la cinta adhesiva y la alisa.
11 - Repetir esta operación 7 veces en total desenrollando las hojas como sea necesario.
12 - Fabricación de la mitad superior del globo : Repetir los pasos del 5 al 11 con las 8 hojas restantes respetando la línea (ver esquema). La unión con la cinta adhesiva es un poco más difícil cuando el trazo es incorrecto.
13 - Ensamblado del globo : Colocar lado a lado la mitad superior y la mitad inferior del globo (las caras con la cinta adhesiva deben coincidir). Unir con cinta adhesiva.
14 - Cerrar el globo pegando la cinta de arriba a abajo (la cinta adhesiva siempre sobre la misma cara que las demás cintas). Comenzar por arriba.
15 - Dar un último toque a la parte superior del globo para evitar las fugas.
16 - Voltear el globo como si fuese un calcetín para que la cinta adhesiva quede en el interior (¡ la cinta adhesiva en el exterior no es muy estética ! y existe un reblandecimiento mucho mayor de la película adhesiva cuando ésta es expuesta directamente a la radiación solar).
17 - Reforzar la parte inferior del globo con una tira de cinta adhesiva colocada a 5 mm del borde.
18 - Pegar con cinta las 8 uniones sobre el plástico negro en la parte inferior del globo (no aplicar cinta sobre cinta : esta se adhiere mal y se despega con el calor). Longitud a pegar : aproximadamente 6 cm. Alisar bien las tiras de cinta adhesiva.
19 - Pegar las 8 uniones sobre el bote de yogurt.
20 - El miniglobo esta terminado. ¡ Peso : 220 gr !

découpe haut du ballon

scotch du lien    mini-nacelle

Utilización del miniglobo

Material necesario :

  • 1 mástil de 2 m de largo,
  • 1m de cinta plástica roja y blanca,
  • adhesivo, tijeras, cuerda delgada para los últimos retoques,
  • piedras pequeñas como lastre (¡ a menos que quiera enviar otra cosa al aire !),
  • un rollo de cordel muy fino : cordel de carnicero.
Observación : Su miniglobo ha sido ensamblado con cinta adhesiva. Este método tiene un inconveniente: la película de cinta adhesiva se ablanda cuando la temperatura en el interior del globo alcanza los 40°C a 45°C. Por lo que existe el riesgo de que se despeguen las hojas de plástico. Este riesgo se reduce si se hacen los ensayos temprano por la mañana o bien en periodos fríos....

Echar a volar :

Para echar a volar el globo, se necesita :

  • Elegir el día y la hora : buen tiempo soleado (sin nubes o solamente cirros ligeros), sin viento (ver la página "Estimación del viento") o bien, con un viento débil, poder ponerse al abrigo de un muro o de una fachada, temprano por la mañana (a partir de 10/11 hr. la convección térmica provoca desplazamientos de la masa de aire).

    Entre más frío y denso sea el aire exterior el globo podrá levantar una carga mayor.
    Los mejores resultados se obtendrán bajo la nieve (albedo elevado) los días de altas presiones (anticiclón invernal).

    Para saber más,
    Variaciones de los parámetros de vuelo

  • Construir una manga veleta con un mástil de 2 m de largo y un pedazo de 50 cm de cinta plástica roja y blanca. Colocar la manga veleta a distancia.
  • Desplegar el globo en el piso, la parte inferior del globo en dirección del viento.
  • Inflar el globo : Varias técnicas : - con un ventilador es rápido, - ¡ con sus brazos ! esto se logra sin problemas para un miniglobo : sientese en el suelo de cara a la apertura del globo. Con sus rodillas, apoyese sobre la envoltura que esta en contacto con el suelo. Con sus manos, tome la parte superior de la envoltura y hagalo hacer movimientos de ascenso-descenso, que harán penetrar el aire en el globo.
  • Rápidamente, el sol calentará el aire del interior del globo y la envoltura comenzará a elevarse. El globo terminará de inflarse por sí solo en el aire.
  • Cargar la barquilla : entre más cargada este la barquilla más lenta será la velocidad de ascenso y la altitud máxima será menor.
  • Amarrar la barquilla a la parte inferior del bote de yogurt para mantener el globo cautivo.
  • En un lapso de 5 a10 minutos, el globo es capaz de levantar su carga útil.
  • Evaluar el viento (fuerza y dirección) ; evaluar los riesgos: líneas eléctricas, edificios o chimeneas...
  • Dejar subir el globo en vuelo cautivo con un cordel muy largo (¡ el nuestro es de 200m !) o liberar el globo.
vue de l'intérieur

miniballon en l'air
6 piezas

miniballon en l'air miniballon en l'air
8 piezas ...................... y 6 piezas estrechas

effet spi

¡ Cuidado con el viento !    A partir de que se tiende el cordel, el efecto balón tiende a desinflar el globo y a llevarlo hacia el piso...

Reglas para liberar un globo :

Para soltar un globo, es necesario respetar la legislación.
¡ Consulte la reglamentación aérea de su país !

¡ Cuidado con el entorno !
¡ El globo acabará su vuelo libro ensuciando el campo, la montaña o el mar !

Técnica de desinflado :

La más fácil consiste en hacer que el globo efectúe una media vuelta de tal forma que la parte superior del globo se encuentre cerca del suelo y la boca hacia arriba. Entonces el aire caliente es evacuado por encima. Terminar de evacuar el aire con la mano. ¡ Acomodar el globo en una gran bolsa sin aplastarlo !

Para mejorar los consejos dados en este sitio, necesitamos conocer sus trabajos y las dificultades que se presentaron.

¡ Buen vuelo !

La gravitación o la atracción terrestre : ¡ muy útil para llegar "al suelo" !

 

El peso, es la fuerza vertical dirigida hacia abajo que provoca la gravitación terrestre sobre un cuerpo.
P = m . g donde m es la masa del cuerpo, es decir, la cantidad de materia que la compone.
La masa de un globo, es básicamente la masa del aire caliente contenido en la envoltura.
La masa de un m3 de aire a 35°C es aproximadamente 1,145 kg.
Ejemplo del globo de 14,5 m de diámetro : se tienen 1735 m3 de aire en el globo...
¡ La masa de un globo solar de 14,5 metros de diámetro es de aproximadamente 2 toneladas ! .
Al cual hay que agregar la masa de la envoltura (polietileno + adhesivo + cuerdas + círculo de carga + silla), y la masa de la carga transportada (lastre, piloto, paracaídas, accesorios de vuelo).

 

El principio de Arquímedes :

 

¡ Principio enunciado por Arquímedes hace más de 22 siglos ! :
"Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe una fuerza opuesta a su peso y del mismo valor al peso del fluido desplazado". ¡ El cuerpo sumergido en el fluido es el globo !.
Esta fuerza es llamada el empuje de Arquímedes. Su dirección es siempre vertical, su sentido es dirigido hacia arriba (debido a que es opuesto al peso), su intensidad es igual al peso del aire a temperatura ambiente desplazado por el globo.

 

Efectos presentes en el globo solar
actualizado el 29.01.04
carte du site E-mail

Balance de las fuerzas :

- En atmósfera estable, el globo asciende si la resultante de las fuerzas aplicadas al globo, Fa, es una fuerza dirigida hacia arriba:
Empuje de Arquímedes > peso del aire caliente contenido en la envoltura + peso de la envoltura del globo (peso vacío) + peso de la carga transportada.
- En atmósfera estable, el globo vuela nivelado (en equilibrio) si la resultante de las fuerzas aplicadas al globo Fa es cero :
El empuje de Arquímedes = peso del aire caliente contenido en la envoltura + peso de la envoltura del globo (peso vacío) + peso de la carga transportada.

empuje de Arquímedes

 

La masa volumétrica y el diferencial de temperatura :

La masa volumétrica, es la cantidad de materia por m3 (unidad de volumen). Por ejemplo, la masa volumétrica del aire a 15 °C es 1,225 kg/m3. Un globo fabricado con una película plástica negra e inflado con aire seco absorbe una cantidad de energía solar suficiente para elevar significativamente su temperatura interior. El aire se dilata, se hago más ligero. Esto reduce significativamente la masa volumétrica del aire en el interior del globo (debido a que existen menos moléculas por m3). Esta burbuja de aire caliente es más ligera que el aire ambiente. Por lo tanto ésta asciende debido a la diferencia de las masas volumétricas.

atomes

 

A nivel del mar y bajo una presión atmosférica de 1013 milibares, se puede comprobar entonces que :

 

Temperatura
del aire
en °C 		Masa
de un m3 de aire
en kg/m3 		Diferencia
con el aire
a 15°C
en gr
0°c 1,292 +67 gr
15°C 1,225 0 gr
25°C 1,184 -41 gr
70°C 1,029 -196 gr
100°C 0,946 -279 gr
150°C 0,835 -390 gr
Votre navigateur ne dispose pas d'une machine virtuelle Java permettant d'exécuter cet applet JAVA
  • masa de un m3 de aire ambiente a 15°C : 1,225 kg
  • masa de un m3 de aire a 35°C : 1,145 kg
  • para una diferencia de temperaturas de 20°C entre el aire caliente (en el interior de la envoltura) y el aire ambiente (en el exterior), la diferencia de las masas volumétricas es entonces de 80 gr por m3 lo cual produce la fuerza aerostática
    (de acuerdo a los valores de la International Standard Atmosphere - ISA).
  • Si el diferencial de temperatura aumenta, la fuerza aerostática aumenta: es así que el globo solar de 4 m de diámetro levantó mas de 3 kg a una temperatura exterior de -8°C, mientras que en verano solo levanta aproximadamente 2 kg.

Para hacer Ud. mismo sus cálculos,
utiliza la calculadora (Applet JAVA)
basada en los valores de la atmósfera stándar.

Para conocer más,
Variaciones de los parámetros de vuelo

Para su información, la masa volumétrica del helio es de 0,176 kg/m3. La diferencia de las masas volumétricas entre el aire ambiente y el helio es de 1,1 kg/m3 aproximadamente
pero el helio es caro y además se fuga.

 

Otros efectos presentes en el globo solar :

rayonnement du soleil

  • La radiación térmica del sol : Es más intensa cuando la atmósfera se vuelve más rara (con la altitud) y cuando se esta más cerca de la perpendicular a la superficie. Esta es de 1360 W/m2 fuera de la atmósfera (constante solar) y de 1000W/m2 en el suelo (cuando el sol esta en el cenit y el cielo esta despejado). La potencia de la radiación solar (promedio al año y tomando en cuenta la alternancia día/noche y los periodos nublados) es de 120 a 260W/m2.
  • La radiación solar reflejada : de acuerdo al tipo de suelo o de nube (si se esta arriba...) una fracción de la radiación solar es reflejada. El albedo es la proporción de la radiación solar que es reflejada : el hielo, la nieve fresca de 0,6 a 0,8 - suelos llanos, desiertos de 0,3 a 0,4 - bosquetes y zonas agrícolas de 0,1 a 0,15 - agua de 0,05 a 0,1 - sobre las nubes: estratos 0,4 - cúmulos 0,8. Entre más clara es la superficie más será la reflexión de la radiación. El albedo del polietileno negro es muy próximo a cero, es decir que éste absorbe toda la radiación térmica recibida (la radiación reflejada es nula). convection
  • La transmisión térmica : Es el intercambio térmico entre la pared calentada por la radiación térmica y el aire en el interior del globo. Es también el intercambio térmico entre la pared calentada por la radiación térmica y el aire en el exterior del globo: fenómeno de convección libre o forzado en el exterior del globo.
  • La convección térmica : Las diferencias locales de temperatura en el globo originan variaciones locales de densidad del aire. Aparecen movimientos que "agitan" el aire en el interior del globo y provocan una transferencia térmica que tiende a unificar la temperatura del aire.
  • Efecto de la porosidad del polietileno (despreciable) y las fugas en la envoltura.
  • El escape térmico por la parte inferior (círculo de carga) o por la parte superior del globo (válvula).

 

Vocabulario específico :

 

  • La resultante de las fuerzas aplicadas al globo, 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 o fuerza de Arquímedes : Es el peso del aire ambiente desplazado por el globo.
  • El peso de un globo solar : Es la suma de los pesos del aire contenido en la envoltura, más el de la envoltura (polietileno + pegamento + cuerdas + círculo de carga + silla), más la carga transportada (lastre, piloto, paracaídas, accesorios de vuelo).
  • Peso vacío : es el peso de la envoltura (polietileno + pegamento + cuerdas + círculo de carga + silla).
  • Carga efectiva : es el peso de todo lo que transporta el globo: peso del piloto, del paracaídas, del lastre, de los accesorios de vuelo.
  • Carga útil o capacidad de levantamiento del globo : Es la carga que puede levantar el globo. Es la diferencia entre la fuerza aerostática del globo y el peso de vacío del globo. ¡ Atención ! la carga útil varía en función del volumen del globo, del diferencial de temperatura, de la altitud y de la presión atmosférica.
  • La carga útil máxima : Es la capacidad máxima de levantamiento del globo bajo condiciones óptimas: volumen máximo, etc.

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 Arquimedes - 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.
    La fuerza aerostática de un globo es proporcional al volumen de la envoltura y al diferencial de temperatura. Esta varía con la altitud y la presión atmosférica.